تاثیرات تغذیه بر آلودگی هواقرار گرفتن در معرض آلاینده های محیطی یک مشکل بهداشت جهانی است و با ایجاد بسیاری از بیماری های مزمن از جمله بیماری های قلبی عروقی، دیابت و سندرم متابولیک مرتبط است. شواهد فزاینده ای وجود دارد که نشان می دهد تغذیه می تواند به طور مثبت و منفی اثرات سمی قرار گرفتن در معرض آلاینده ها را تعدیل کند. رژیم‌های غذایی سرشار از چربی‌های التهابی، مانند اسید لینولئیک، می‌توانند سمیت آلاینده‌ها را تشدید کنند، در حالی که رژیم‌های غذایی سرشار از مواد غذایی فعال زیستی و ضدالتهابی، از جمله اسیدهای چرب امگا 3 و پلی‌فنول‌ها، می‌توانند التهاب مرتبط با سموم را کاهش دهند. پیش از این، محققان مکانیسم‌های مستقیم مدولاسیون تغذیه از جمله تغییر سیگنال‌دهی NF-kB را روشن کرده‌اند، اما اخیراً بر روش‌هایی که تغذیه و آلاینده‌ها بر اپی ژنتیک تأثیر می‌گذارند، تمرکز بیشتری شده است. ثابت شده است که تغذیه نشانگرهای اپی ژنتیکی را تعدیل می کند که با افزایش خطرات بیماری یا محافظت در برابر بیماری ها مرتبط بوده اند. تغذیه بیش از حد (به عنوان مثال چاقی) و سوء تغذیه (به عنوان مثال قحطی) مشاهده شده است که برچسب های اپی ژنتیک قبل از تولد را تغییر می دهد که ممکن است خطر ابتلا به بیماری را در فرزندان بعدی در زندگی افزایش دهد. برعکس، اجزای غذایی فعال زیستی، از جمله کورکومین، نشانگرهای اپی ژنتیکی را تغییر می‌دهند که فعال‌سازی NF-kB را سرکوب می‌کنند و در نتیجه پاسخ‌های التهابی را کاهش می‌دهند. قرار گرفتن در معرض آلاینده ها همچنین نشانگرهای اپی ژنتیک را تغییر می دهد و ممکن است به التهاب و بیماری کمک کند. نشان داده شده است که آلاینده ها، از طریق مدولاسیون های اپی ژنتیک، می توانند فعال شدن NF-kB را افزایش دهند و miRNA های مرتبط با التهاب، آسیب قلبی و آسیب اکسیداتیو را تنظیم کنند. نکته مهم، شواهد اخیر نشان می‌دهد که اجزای تغذیه‌ای، از جمله EGCG، می‌توانند از طریق تنظیم اپی ژنتیکی ژن‌های هدف پیش التهابی NF-kB در برابر التهاب ناشی از آلاینده محافظت کنند. تحقیقات بیشتری برای درک بهتر اینکه چگونه تغذیه می تواند سمیت آلاینده را از طریق تنظیم اپی ژنتیک تعدیل کند، مورد نیاز است. تحقیقات بیشتری برای درک بهتر اینکه چگونه تغذیه می تواند سمیت آلاینده را از طریق تنظیم اپی ژنتیک تعدیل کند، مورد نیاز است. بنابراین، هدف این بررسی، روشن کردن شواهد فعلی است که تغییرات اپی ژنتیکی را به بیماری‌های ناشی از آلاینده مرتبط می‌کند و اینکه چگونه این مقررات ممکن است توسط مواد مغذی تعدیل شود که امکان توسعه مداخلات شخصی‌سازی شده در شیوه زندگی آینده را فراهم می‌کند.
با وجود دانش روزافزون ما در مورد اثرات منفی قرار گرفتن در معرض آلاینده ها، سطوح آلاینده های زیست محیطی در سراسر جهان همچنان در حال افزایش است. شواهد فزاینده ای وجود دارد که قرار گرفتن در معرض آلاینده ها از جمله آلاینده های آلی پایدار (POPs)، فلزات سنگین و آلودگی هوا می تواند در پیشرفت بیماری های مزمن مانند بیماری های قلبی عروقی، دیابت و سرطان نقش داشته باشد. در حال حاضر، قوی ترین شواهدی که POP ها را با بیماری های التهابی مرتبط می کند، مربوط به دیابت ناشی از آلاینده ها است. متاآنالیزهای متعدد ارتباط مثبت قرار گرفتن در معرض POPها مانند بی فنیل های پلی کلره (PCB) و آفت کش ها را با افزایش خطر ابتلا به دیابت نوع 2 نشان می دهند. اثرات بهداشتی قرار گرفتن در معرض آلاینده ها نه تنها برای فرد مشکل ایجاد می کند، بلکه به بار جهانی بیماری نیز کمک می کند.
مکانیسم هایی که توسط آن بسیاری از این آلاینده ها به بیماری کمک می کنند شامل افزایش استرس اکسیداتیو سلولی و پاسخ های التهابی متعاقب آن است. برای مثال، بی‌فنیل‌های پلی‌کلره همسطح (PCB)، یک دسته از POPs، پاسخ‌های التهابی پایین‌دستی را از طریق اتصال به گیرنده هیدروکربنی آریل (AhR) افزایش می‌دهند که می‌تواند رونویسی سیتوکروم p450 (Cyp1a1) را تنظیم مثبت کند. Cyp1a1 اساساً در سم‌زدایی بیگانه‌بیوتیک نقش دارد، اما در حضور PCBهای خاص، از طریق مکانیسم جداسازی منجر به تولید گونه‌های اکسیژن فعال (ROS) می‌شود. این تولید ROS باعث افزایش استرس اکسیداتیو به دلیل عدم تعادل در وضعیت ردوکس سلولی می شود. این وضعیت سلولی پرو-اکسیداتیو به یک وضعیت التهاب مزمن کمک می کند، که مشخصه بسیاری از بیماری ها از جمله آترواسکلروز، دیابت و سایر اختلالات متابولیک است.
متداول ترین راه های قرار گرفتن در معرض این آلاینده های محیطی از طریق استنشاق آلاینده های موجود در هوا و همچنین خوردن غذاهای آلوده است. POPها، از جمله PCBها و آفت کش‌های ارگانوکلرید، چربی دوست هستند و بنابراین به راحتی در بافت حیوانات زنده تجمع می‌یابند. در حالی که تولید بسیاری از این آلاینده‌ها ممنوع شده است، مقاومت آنها در برابر تخریب و پایداری در محیط باعث تجمع زیستی آنها در سراسر اکوسیستم شده است. علاوه بر این، در انسان، تجمع این آلاینده‌های چربی دوست در طول سالیان متمادی می‌تواند منجر به فعال شدن مسیرهای التهابی شود که در ایجاد بسیاری از بیماری‌های التهابی مزمن نقش دارند. چاقی با بار آلاینده بیشتر بدن مرتبط است، اما اگر چاقی فرد را کم و بیش مستعد ابتلا به بیماری های ناشی از آلاینده کند، اتفاق نظر وجود ندارد. جالب توجه است، برخی شواهد تجربی وجود دارد که نشان می‌دهد جداسازی آلاینده‌ها در انبارهای بزرگ چربی به‌عنوان محافظ عمل می‌کنند. آلاینده های چربی دوست ممکن است در داخل سلول های چربی و قطرات چربی تجمع کنند که دسترسی آنها را به انواع دیگر سلول های هدف محدود می کند. نکته مهم، به نظر می رسد که افراد چاق تحت کاهش وزن یا از طریق جراحی چاقی یا مداخله در شیوه زندگی ممکن است جمعیتی بسیار مستعد به التهاب ناشی از آلاینده باشند. از آنجایی که افراد دارای اضافه وزن و چاق نه تنها قادر به جمع آوری سطوح بیشتری از آلاینده ها هستند، بلکه در حال حاضر در معرض افزایش خطر ابتلا به بیماری های التهابی مزمن هستند، مداخلات غذایی که ابزاری برای مبارزه با سمیت آلاینده ها و عوامل خطر بیماری مزمن را فراهم می کند، از اهمیت بالایی برخوردار است.
. تغذیه به عنوان تعدیل کننده سمیت آلاینده ها
تغذیه نامناسب می تواند سمیت آلاینده ها را تشدید کند:
به خوبی ثابت شده است که قرار گرفتن در معرض آلاینده های محیطی می تواند خطر ابتلا به بیماری های التهابی مزمن از جمله بیماری های قلبی عروقی، دیابت و سندرم متابولیک را افزایش دهد. علاوه بر این، شواهد حاکی از آن است که افرادی که رژیم غذایی کم‌مغذی یا سالمی دارند (یعنی غنی از غذاهای فرآوری‌شده و میوه‌ها و سبزیجات کم) نیز در معرض خطر بیشتری برای ابتلا به همین بیماری‌های مزمن هستند. مشترک برای قرار گرفتن در معرض آلاینده ها و تغذیه نامناسب، فعال شدن پروتئین های مولکولی پیش التهابی، از جمله NF-kB، یک بازیگر کلیدی در توسعه پاسخ های التهابی است. به دلیل همپوشانی بین مسیرهایی که تأثیرات منفی تغذیه نامناسب و آلاینده‌های محیطی را واسطه می‌کنند، شواهد تجربی فزاینده‌ای وجود دارد که نشان می‌دهد برخی از اجزای تغذیه‌ای یا وضعیت کلی تغذیه‌ای می‌توانند اثرات منفی قرار گرفتن در معرض آلاینده‌های محیطی بر سلامتی را تشدید کنند.
چاقی یک مشکل بهداشت جهانی است و یک عامل خطر برای ایجاد بیماری های التهابی متعدد است. افزایش چاقی اغلب به مصرف بیش از حد غذاهای فرآوری شده و از نظر تغذیه ضعیف (مانند چگالی انرژی بالا و چگالی مواد مغذی کم) و غذاهای سرشار از چربی های پیش التهابی نسبت داده می شود. به طور مداوم نشان داده شده است که رژیم های غذایی پرچرب، به ویژه آنهایی که دارای نسبت بیشتری از اسیدهای چرب ناشی از اسیدهای چرب اشباع، ترانس و لینولئیک هستند، می توانند التهاب و خطر بیماری های قلبی عروقی و همچنین سایر عوارض متابولیک را افزایش دهند . علاوه بر مصرف بیش از حد غذاهای ضعیف از نظر تغذیه، شواهد در حال ظهور اکنون قرار گرفتن در معرض آلاینده های محیطی را با افزایش چربی و افزایش وزن مرتبط می کند. آلاینده هایی که این اثر فیزیولوژیکی را ایجاد می کنند "چاق زا" نامیده می شوند و اعتقاد بر این است که از طریق ارتقاء عدم تعادل مزمن در مکانیسم های ذخیره چربی و هیپرپلازی سلول های چربی به چاقی و اختلال متابولیک کمک می کنند. شواهد فعلی نشان می دهد که قرار گرفتن در معرض آلاینده ها می تواند اثرات مضر رژیم غذایی پرچرب پیش التهابی را تشدید کند. به عنوان مثال، بیماری کبد چرب غیر الکلی (NAFLD) که معمولاً در کشورهای توسعه یافته به عنوان شاخص کبدی چاقی و سندرم متابولیک دیده می شود، ممکن است با قرار گرفتن در معرض آلاینده ها بدتر شود. نشان داده شده است که PCB153 آلاینده چاقی ناشی از رژیم غذایی و NAFLD را در موش از طریق تغییرات در آدیپوکین ها و اختلال در متابولیسم لیپید کبدی تشدید می کند. علاوه بر این، رژیم‌های پرچرب به نظر می‌رسد که فیبروز و التهاب کبد ناشی از آرسنیک را بدتر می‌کنند در حالی که رژیم‌های غذایی با چربی اشباع بالا به نظر می‌رسد سمیت و اثرات سرطان‌زایی آلاینده‌های آلی پایدار (POPs) را افزایش می‌دهند. علاوه بر این، hexobromocyclododecane بازدارنده شعله، برای افزایش چاقی ناشی از رژیم غذایی پرچرب، استئاتوز کبدی، و اختلال در هموستاز گلوکز و لیپید در موش مشاهده شد
بیماری های قلبی عروقی (CVDs) علت اصلی مرگ و میر در سراسر جهان هستند و تخمین زده می شود که تقریباً 90٪ از CVD ها قابل پیشگیری هستند. عوامل خطر قابل اصلاح اولیه که در ایجاد بیماری های قلبی عروقی نقش دارند عبارتند از عادات غذایی ضعیف، عدم فعالیت بدنی و سیگار کشیدن . به طور مشابه، برای ایجاد چاقی، رژیم های غذایی حاوی پروفایل اسیدهای چرب خاص ممکن است باعث ایجاد CVD شود. به عنوان مثال، مصرف اسیدهای چرب پیش التهابی مانند اسیدهای چرب لینولئیک و ترانس می تواند به اختلال عملکرد سلول های اندوتلیال، مرحله ابتدایی تصلب شرایین کمک کند . علاوه بر این، عمدتاً در مدل‌های تجربی نشان داده شده است که قرار گرفتن در معرض آلاینده‌های محیطی می‌تواند باعث اختلال عملکرد سلول‌های اندوتلیال و التهاب مزمن شود و ممکن است در ایجاد CVDs نقش داشته باشد. علاوه بر این، شواهد تجربی فزاینده‌ای وجود دارد که نشان می‌دهد تغذیه نامناسب و قرار گرفتن در معرض آلاینده‌ها می‌تواند با هم تعامل داشته باشد و خطر CVD را افزایش دهد. به عنوان مثال، اخیراً نشان داده شده است که تری متیل آمین N-اکسید (TMAO)، تولید شده از متابولیسم کارنیتین رژیم غذایی یا فسفاتیدیل کولین، یک بیومارکر بالینی قوی برای بیماری های قلبی عروقی است. جالب توجه است، یک مقاله پیش بالینی اخیر از گروه ما دریافت که قرار گرفتن در معرض آلاینده شبه دیوکسین بیان کبدی آنزیم مونواکسیژناز حاوی فلاوین (FMO3) را افزایش می دهد که برای تولید TMAO حیاتی است. به این ترتیب، این افزایش در بیان کبدی FMO3 منجر به افزایش TMAO در گردش شد. در حالی که این مطالعه بر روی موش ها انجام شد و تنظیم رونویسی FMO3 ممکن است در انسان ها متفاوت باشد، این یافته از این جهت حائز اهمیت است که شواهد جدیدی در مورد چگونگی تعامل برخی از اجزای غذایی و آلاینده ها برای کمک به خطر بیشتر بیماری های قلبی عروقی ارائه می دهد.
تعجب آور نیست که قرار گرفتن در معرض آلاینده اثرات ترکیبی مضری را با تغذیه کمتر از حد مطلوب نشان می دهد زیرا آلاینده ها و اجزای غذایی می توانند مسیرهای مولکولی یکسانی را هدف قرار دهند، به عنوان مثال، مسیر پیش التهابی NF-kB. با این حال، همین ایده می تواند از دیدگاه تغذیه به عنوان تعدیل کننده محافظتی سمیت آلاینده مورد استفاده قرار گیرد و ممکن است برای کسانی که قبلاً در معرض سطوح بالایی از آلاینده ها قرار گرفته اند و علائم بیماری های التهابی مزمن را نشان می دهند، معنی دارتر باشد.
تغذیه سالم می تواند از اثرات بهداشتی قرار گرفتن در معرض آلاینده ها محافظت کند:
به خوبی درک شده است که یک رژیم غذایی مغذی، غنی از مواد غذایی حاوی اجزای غذایی فعال زیستی مانند پلی فنول ها و اسیدهای چرب ضد التهابی، می تواند در برابر التهاب مزمن، دیابت، سندرم متابولیک و بیماری های قلبی عروقی محافظت کند. رژیم های غذایی غنی از این اجزای غذایی فعال زیستی اغلب حاوی سطوح بیشتری از ترکیبات آنتی اکسیدانی و ضد التهابی هستند و بنابراین ظرفیت کاهش خواص التهابی و اکسیداتیو قرار گرفتن در معرض آلاینده ها را دارند. این پارادایم به طور مداوم در سراسر ادبیات نشان داده شده است. به عنوان مثال، ما نشان دادیم که مصرف چای سبز غنی از پلی فنل می تواند استرس اکسیداتیو را در پاسخ به قرار گرفتن در معرض PCB 126 کاهش دهد و این کار را از طریق تنظیم مسیرهای آنزیمی آنتی اکسیدان انجام می دهد (38). علاوه بر این، مشاهده شده است که اپی گالوکاتچین گالات (EGCG)، یک پلی فنول اصلی در چای سبز، می تواند التهاب و سمیت قلبی عروقی ناشی از آرسنیک را کاهش دهد. رسوراترول، پلی فنلی که به وفور در میوه ها و سایر گیاهان یافت می شود، در برابر مرگ سلول های عصبی ناشی از PCB و همچنین اختلال در هموستاز گلوکز چربی محافظت می کند.
اسیدهای چرب اشباع نشده امگا 3 از جمله ایکوزاپنتانیوئیک (EPA) و دوکوزه هاکسنوئیک اسید (DHA) که به وفور در ماهی های چرب و روغن ماهی یافت می شوند، خواص ضد التهابی قوی از خود نشان می دهند . در واقع، افرادی که از رژیم غذایی سرشار از اسیدهای چرب امگا 3 استفاده می کنند، مانند رژیم غذایی مدیترانه ای که به خوبی مورد مطالعه قرار گرفته است، موارد ابتلا به بیماری های قلبی عروقی، دیابت و سندرم متابولیک کمتر است. پس جای تعجب نیست که شواهد تجربی نشان می دهد که اسیدهای چرب امگا 3 می توانند در برابر التهاب و سمیت ناشی از آلاینده ها محافظت کنند. به این ترتیب، ما نشان داده‌ایم که اسیدهای چرب امگا 3 می‌توانند در برابر اختلال عملکرد سلول‌های اندوتلیال عروقی ناشی از PCB محافظت کنند و دیگران نشان داده‌اند که این اسیدهای چرب می‌توانند در برابر تشکیل پلاک آترواسکلروتیک مرتبط با آلاینده محافظت کنند. علاوه بر این، اسیدهای چرب امگا 3 از طریق افزایش فعالیت آنتی اکسیدان های درون زا و کاهش لیپوپراکسیداسیون، در برابر استرس اکسیداتیو مرتبط با آلاینده هوا و عوارض قلبی عروقی محافظت می کنند.
علاوه بر مصرف یک رژیم غذایی غنی از پلی فنول ها و اجزای ضد التهابی، انتخاب یک سبک زندگی فعال نیز ممکن است در برابر سمیت آلاینده ها محافظت کند. به عنوان مثال، یک مطالعه اخیر توسط آزمایشگاه ما مشاهده کرد که ورزش می تواند التهاب و خطر بیماری قلبی عروقی مرتبط با قرار گرفتن در معرض PCB را کاهش دهد. علاوه بر این، گروه های دیگر نشان داده اند که ورزش می تواند تغییرات مرتبط با PCB را در میکروبیوم روده موش کاهش دهد. این یک یافته مهم است زیرا اخیراً مشاهده شده است که میکروبیوم روده شرایط بهداشتی متعددی از جمله چاقی، بیماری های قلبی عروقی، عملکرد سیستم ایمنی و اختلالات عصبی را تنظیم می کند. نکته مهم، میکروبیوم روده فوق‌العاده پلاستیکی است و می‌تواند به سرعت در پاسخ به تغذیه، ورزش و حتی قرار گرفتن در معرض آلاینده تغییر کند. استفاده از تغذیه و ورزش برای مبارزه با تغییرات ناشی از آلاینده ها در میکروبیوم روده که ممکن است به بیماری کمک کند، ممکن است به پیشرفت های مهمی در مداخلات درمانی کمک کند و یک حوزه حیاتی از تحقیقات است که نیاز به بررسی بیشتر دارد.
از آنجایی که بسیاری از این آلاینده‌های محیطی چربی دوست هستند و در بافت چربی افراد در معرض تجمع می‌یابند، بررسی روش‌های تغذیه‌ای که از طریق آن باعث افزایش دفع و کاهش بار بدن می‌شود نیز جنبه مهمی دارد. اشاره شده است که افرادی که رژیم گیاهخواری یا وگان مصرف می کنند، به سمت مقادیر کمتری از ارگانوکلریدهای بدن گرایش دارند. با این حال، مشخص نیست که آیا این مشاهدات به دلیل قرار گرفتن کمتر در معرض غذاهای آلوده (مانند گوشت، ماهی، یا لبنیات آلوده) بوده است یا اینکه رژیم‌های گیاهی حاوی اجزای تغذیه‌ای هستند که می‌توانند باعث دفع این آلاینده‌ها شوند. در حالی که تحقیقات بیشتر برای بررسی روش های تغذیه ای برای کاهش بار آلاینده بدن هنوز ضروری است، برخی از مطالعات فرصت های امیدوارکننده ای را برای مداخلات درمانی در افراد در معرض خطر نشان داده اند. به طور خاص، مشاهده شده است که مصرف Olestra، یک جایگزین چربی در رژیم غذایی، در افزایش میزان دفع در افرادی که در معرض غلظت های بالای PCB هستند موثر است و اعتقاد بر این است که این کار را از طریق تداخل با گردش خون کبدی این آلاینده ها انجام می دهد. از آنجایی که Olestra به دلیل کاهش محبوبیت مرتبط با عوارض جانبی نامطلوب گوارشی دیگر تولید نمی شود، نیاز به تحقیقی برای بررسی سایر اجزای رژیم غذایی وجود دارد که ممکن است گردش خون روده کبدی را تغییر دهد و/یا دفع آلاینده ها را افزایش دهد. همانطور که بحث شد، به خوبی مستند شده است که انتخاب های تغذیه و سبک زندگی می تواند به طور مثبت و منفی سمیت آلاینده ها را تنظیم کند. اخیراً، زمینه اپی ژنتیک برای درک بیشتر ما از چگونگی تأثیر متفاوت محیط و انتخاب سبک زندگی بر بیان ژن و ممکن است حساسیت به بیماری در سطح فردی تغییر کند، مهم شده است.
اپی ژنتیک به عنوان یک منطقه نوظهور تحقیقات سمیت آلاینده و راهی برای مداخلات آینده
اپی ژنتیک اصطلاحی است که برای توصیف تمام تغییرات ارثی در بیان ژن که شامل تغییرات در کد ژنتیکی نمی شود، اطلاق می شود. یکی از رایج‌ترین روش‌های مورد مطالعه برای تغییرات اپی ژنتیک، متیلاسیون DNA است که شامل افزودن یک گروه متیل به موقعیت 5 سیتوزین است. این تغییر اغلب روی یک دی نوکلئوتید سیتوزین-گوانین (CpG) رخ می دهد. دی نوکلئوتیدهای CpG تمایل دارند در مناطق خاصی که جزایر CpG نامیده می شوند، خوشه شوند و اغلب در نواحی پروموتر ژن های کدکننده پروتئین قرار دارند. متیلاسیون DNA در تنظیم فرآیندهای سلولی متعددی از ثبات کروموزوم گرفته تا غیرفعال سازی کروموزوم X و رونویسی ژن نقش دارد. به طور کلی، هیپرمتیلاسیون جزایر CpG در مناطق پروموتر منجر به خاموش شدن ژن می شود. یکی دیگر از انواع رایج تغییرات اپی ژنتیکی شامل تغییرات هیستون است. هیستون ها پروتئین های هسته ای هستند که به تراکم DNA به واحدهای ساختاری به نام نوکلئوزوم کمک می کنند. هیستون ها می توانند تحت تغییرات پس از ترجمه مانند استیلاسیون، متیلاسیون و فسفوریلاسیون قرار گیرند که بر تعامل هیستون ها با DNA و پروتئین های هسته ای مرتبط تأثیر می گذارد. از طریق این تغییرات هیستون، تغییرات در ساختار کروماتین و متعاقباً بیان ژن اغلب مشاهده می شود. سومین نوع اصلی اصلاحات اپی ژنتیکی شامل microRNA ها (miRNAs) است. miRNA ها مولکول های RNA کوچک، تک رشته ای و غیر کدکننده هستند که وقتی به طور کامل بالغ می شوند، با اتصال مستقیم منجر به تخریب mRNA هدف می شوند. این کاهش mRNA های هدف می تواند در نهایت منجر به کاهش تولید پروتئین شود. miRNA ها فرآیندهای بیولوژیکی متعددی را تنظیم می کنند و مشاهده شده است که تغییرات در بیان miRNA با ایجاد بیماری هایی مانند بیماری های قلبی عروقی، اختلالات متابولیک و سرطان مرتبط است.
محیط و سبک زندگی نقش مهمی در کمک به تغییرات اپی ژنتیکی که در بالا مورد بحث قرار گرفت ایفا می کنند. مطالعات روی جفت‌های دوقلوی تک تخمکی نشان داده‌اند که در طول فرآیند پیری، دوقلوهای همسان با وجود ساختار ژنتیکی مشترک، تفاوت‌هایی در وضعیت اپی ژنتیکی خود ایجاد می‌کنند. این مشاهدات و آگاهی از اینکه تفاوت در تغییرات اپی ژنتیکی می‌تواند در بیماری نقش داشته باشد، به افزایش علاقه به بررسی راه‌ها و میزانی که محیط ما بر کد اپی ژنتیک ما تأثیر می‌گذارد کمک کرد.
اپی ژنتیک، قرار گرفتن در معرض محیطی، و تغذیه:
به طور مداوم نشان داده شده است که قرار گرفتن در معرض آلاینده های محیطی می تواند بر تغییرات اپی ژنتیکی تأثیر بگذارد. به طور خاص، قرار گرفتن در معرض آلاینده های آلی پایدار می تواند کد اپی ژنتیک را از طریق مکانیسم های مختلفی تغییر دهد. به عنوان مثال، ما نشان داده‌ایم که قرار گرفتن در معرض PCBهای همسطحی، از جمله PCB 77 و PCB126، می‌تواند باعث ایجاد اختلال در عملکرد سلول‌های اندوتلیال عروقی و التهاب از طریق تغییرات در تغییرات هیستونی زیر واحد p65 NF-kB شود که منجر به افزایش فعال‌سازی آن می‌شود. علاوه بر این، ما نشان داده‌ایم که مخلوط تجاری PCB Aroclor 1260 می‌تواند miRNAهای مرتبط با آسیب قلبی و مسیرهای التهابی در سلول‌های اندوتلیال اولیه انسان را تنظیم کند. در انسان، مشاهده شده است که قرار گرفتن در معرض هیدروکربن های پلی آروماتیک (PAH) منجر به تغییرات در miRNA های خاص مرتبط با آسیب اکسیداتیو DNA و پراکسیداسیون لیپیدی در کارگران کوره کک می شود. علاوه بر این، اشاره شد که قرار گرفتن در معرض آلودگی هوا با بیان miRNA ها مرتبط است که ممکن است واکنش‌های بیولوژیکی مضر و اثرات سلامتی را واسطه کند.
یکی از موضوعات مشترک با بسیاری از تغییرات اپی ژنتیکی مرتبط با آلاینده این است که آنها تغییراتی را ایجاد می کنند که به مسیرهای پیش التهابی و اکسیداتیو کمک می کند. جالب توجه است، تغذیه و انتخاب های مثبت سبک زندگی نیز می تواند به تغییرات اپی ژنتیکی کمک کند که ممکن است با افزایش پاسخ های آنتی اکسیدانی و ضد التهابی با این اثرات مضر مبارزه کند. ترکیبات پلی فنلی موجود در بسیاری از میوه ها و سبزیجات دارای ظرفیت های آنتی اکسیدانی و ضد التهابی قابل توجهی هستند و بنابراین کاندیدهای خوبی برای مطالعاتی هستند که به بررسی ابزارهای اپی ژنتیکی محافظت در برابر سمیت آلاینده ها می پردازند. به عنوان مثال، کورکومین، جزء موجود در زردچوبه که خواص ضدالتهابی از خود نشان می‌دهد، مشاهده شده است که استیلاسیون هیستونی فعال کننده NF-kB p300 هیستون استیل ترانسفراز را کاهش می‌دهد و در نتیجه فعال‌سازی NF-kB را سرکوب می‌کند. نتایج مشابهی توسط گروه ما با کاتچین چای EGCG مشاهده شد. علاوه بر این، گزارش شده است که پلی فنل های متعدد می توانند SIRT1، عضوی از خانواده sirtuin از هیستون داستیلازها (HDACs) را فعال کنند. هنگامی که SIRT1 فعال می شود، می تواند در استیل زدایی فاکتورهای رونویسی مانند NF-kB، جعبه چنگال کلاس O (FoxO) و p53 شرکت کند و به نوبه خود مسیرهای سلولی درگیر در التهاب، متابولیسم، پیری و چندین شرایط دیگر را تعدیل کند
علاوه بر تغذیه سالم، ورزش بدنی همچنین به تغییرات اپی ژنتیکی کمک می کند که ممکن است در برابر بیماری های متابولیک، قلبی عروقی و سایر بیماری ها محافظت کند. برای مثال، یک مطالعه نشان داد که ورزش حاد منجر به تغییر در متیلاسیون ناحیه پروموتر ژن‌های دخیل در هموستاز انرژی و گلوکز از جمله ایزوآنزیم پیروات دهیدروژناز کیناز 4 (PDK4)، گیرنده فعال‌شده با تکثیرکننده پراکسی زوم گاما کواکتیواتور 1-آلفا (PCG1α) می‌شود. و گیرنده دلتای فعال شده با تکثیرکننده پراکسی زوم (PPARδ) در عضله اسکلتی. علاوه بر این، تمرین بدنی برای مهار miRNA miR-33 مشاهده شد . اثرات سلولی مهار miR-33 شامل تنظیم دگرگونی AMPK و افزایش متعاقب آن در اکسیداسیون β است که ممکن است با افزایش تجزیه اسیدهای چرب از ذخایر چربی به تعادل عوامل مرتبط با سندرم متابولیک کمک کند. نقش بتا اکسیداسیون در سندرم متابولیک پیچیده است و تحت تأثیر اجزای رژیم غذایی و ورزش است که منجر به افزایش اکسیداسیون اسیدهای چرب و در نهایت کاهش چاقی و سندرم متابولیک می شود. درک نقش miRNA ها در هموستاز لیپیدی ممکن است استراتژی های درمانی بالقوه ای را برای کاهش سندرم متابولیک ارائه دهد.
در حالی که اپی ژنتیک را می توان با تغذیه سالم و انتخاب شیوه زندگی مثبت تعدیل کرد، همچنین شواهدی وجود دارد که اپی ژنتیک را می توان با تغذیه نامناسب اصلاح کرد. داده‌های اپیدمیولوژیک در بررسی تغییرات اپی ژنتیکی بسیار مفید هستند، زیرا به نظر می‌رسد الگوهای متیلاسیون DNA خاصی در طول نسل‌ها وراثت دارند. به عنوان مثال، نشان داده شده است که افرادی که در دوران قحطی هلندی (دهه ۱۹۴۰) قبل از تولد در معرض قحطی قرار گرفتند، شش دهه بعد، متیلاسیون DNA ژن فاکتور رشد شبه انسولین II (IGF2) را کاهش دادند، در مقایسه با خواهر و برادرهای خود که در معرض خطر نبودند. قحطی . همچنین، نشان داده شده است که چاقی والدین می تواند الگوهای متیلاسیون DNA در ژن های حک شده فرزندان آنها را در مقایسه با فرزندان والدین غیر چاق تغییر دهد و اعتقاد بر این است که این امر خطر ابتلا به چاقی و بیماری های متابولیک را در آینده افزایش می دهد. در حالی که هنوز مطالعات زیادی در مورد اثرات این تغییرات مربوط به تغییرات اپی ژنتیکی وجود دارد، این فرضیه وجود دارد که در هر دو مورد سوء تغذیه و تغذیه بیش از حد، تغییرات اپی ژنتیکی اکتسابی ممکن است به نسل بعدی منتقل شود و ممکن است حساسیت به آن را افزایش دهد. توسعه بیماری های مزمن در طول زندگی.
تغییرات اپی ژنتیکی در پاسخ به تغذیه و انتخاب سبک زندگی به خوبی مستند شده است. با این حال، مطالعات بررسی اثرات اپی ژنتیکی اجزای غذایی بر تعدیل سمیت آلاینده محدود است. مطالعه اخیر انجام شده توسط گروه ما نشان داد که EGCG، فراوان ترین پلی فنول موجود در چای سبز، می تواند از التهاب سلول های اندوتلیال ناشی از PCB126 از طریق تغییرات اپی ژنتیکی ژن های هدف پیش التهابی NF-kB جلوگیری کند. این مطالعه از این جهت مهم بود که یکی از اولین مطالعاتی بود که نقش اپی ژنتیکی تغذیه سالم را در تعدیل سمیت آلاینده ها نشان داد. به دلیل شکاف های موجود در ادبیات مربوط به تنظیم اپی ژنتیکی سمیت آلاینده از طریق مداخلات تغذیه ای و سبک زندگی، نیاز زیادی به تحقیقات بیشتر برای فرموله کردن درک بهتر از این موضوع وجود دارد.
نتیجه گیری و مسیرهای آینده
قرار گرفتن در معرض آلاینده های محیطی با عوارض سلامتی متعددی از بیماری های قلبی عروقی، دیابت و سندرم متابولیک همراه است. شواهدی وجود دارد که سمیت آلاینده ها را می توان با انتخاب های تغذیه و سبک زندگی تعدیل کرد. رژیم‌های غذایی غربی، سرشار از غذاهای فرآوری‌شده، محتوای کالری اضافی و اسیدهای چرب پیش‌التهابی، ممکن است در ایجاد چاقی، بیماری‌های قلبی عروقی نقش داشته باشند و سمیت آلاینده‌ها را افزایش دهند. برعکس، رژیم های غذایی غنی از اجزای غذایی فعال زیستی مانند پلی فنول ها و اسیدهای چرب امگا 3 (یعنی رژیم مدیترانه ای)، با کاهش خطر بیماری های التهابی مرتبط هستند و می توانند اثرات منفی قرار گرفتن در معرض آلاینده ها را کاهش دهند. اخیراً، اپی ژنتیک به کانون تحقیقات تغذیه و آلاینده ها تبدیل شده است و ممکن است بینش مکانیکی عمیق تری در مورد نحوه تعامل این دو عامل محیطی ارائه دهد. نشان داده شده است که هم تغذیه بیش از حد و هم سوء تغذیه می تواند به تغییرات اپی ژنتیکی کمک کند که با افزایش خطر بیماری مرتبط است. علاوه بر این، قرار گرفتن در معرض آلاینده ها می تواند نشانگرهای اپی ژنتیکی را تغییر دهد که ممکن است در ایجاد عوارض سلامتی نیز نقش داشته باشد. نکته مهم این است که ما نشان داده‌ایم که اجزای غذایی فعال زیستی (مانند EGCG) می‌توانند تغییرات اپی ژنتیکی را القا کنند که پاسخ‌های التهابی مرتبط با قرار گرفتن در معرض PCB را تضعیف می‌کنند و بنابراین ممکن است در برابر ایجاد تصلب شرایین محافظت کنند. علائم اپی ژنتیکی برای هر فردی متفاوت است و بنابراین مطالعات آینده ممکن است به ما اجازه دهد بفهمیم که چگونه می توان از برخی غذاها برای تغییر برچسب های اپی ژنتیکی خاص برای کاهش خطر ابتلا به بیماری های مرتبط با آلاینده استفاده کرد. مطالعات آتی همچنین باید بر متابولیت‌های آلاینده‌ها و مواد مغذی و تأثیر متقابل پیچیده تنظیم اپی ژنتیکی بیماری‌های مزمن تمرکز کنند. پرورش تفاهم در این سطح دقیق می تواند به توسعه مداخلات تغذیه ای شخصی کمک کند که می تواند از نظر اپی ژنتیکی به نفع سلامتی باشد و در نتیجه خطر بیماری را کاهش دهد.