Vienos medžiagos ribojimas maiste gali veikti kaip apsauga nuo vėžio ir senėjimo

Visavertė mityba ribojant tam tikras medžiagas – tai priemonė, kuri padeda sulėtinti senėjimo procesus, išlaikyti gerą sveikatą ir pailginti gyvenimo trukmę.

Todėl ateinantį dešimtmetį mokslininkai daug dėmesio skirs tyrimams, siekdami išsiaiškinti, kaip tam tikri maisto elementai – pavyzdžiui, aminorūgštys, angliavandeniai, riebalai ir mikrobiotos produktai – veikia mūsų sveikatą ir ilgaamžiškumą. Bus tiriama, kokie maisto komponentai sukelia lėtines ligas ar net vėžį ir kaip jie susiję su mitybos ribojimu, fiziniu aktyvumu ir kitais sveiko gyvenimo būdo elementais. Jau dabar yra nustatyta ilgalaikio vienos medžiagos ribojimo maiste nauda mūsų sveikatai. Tokia dieta gali turėti priešvėžinį poveikį, stabdyti senėjimą, apsaugoti širdies ir kraujagyslių sistemą, gerinti žarnyno mikrobiotą ir smegenų sveikatą.

Metionino dieta teigiamai veikia sveikatą

Pastaruoju metu internete daug kalbama apie baltymų vartojimą, todėl gali pasirodyti, kad jie yra svarbiausia maistinė medžiaga, reikalinga mūsų organizmui. Tačiau toks požiūris klaidingas. Mūsų organizmui reikia ne tik baltymų, bet ir angliavandenių, riebalų, vitaminų, skaidulų bei vandens, kad jis veiktų taip, kaip reikia. Kad būtume sveiki ir gyventume ilgiau, mūsų kūnui būtina tinkama visų šių medžiagų pusiausvyra, taip pat patartina vengti persivalgymo ir badavimo.

Ar žinojote, kad viena mūsų organizmui reikalingiausių medžiagų yra metioninas – aminorūgštis, esanti baltymuose? Ji labai svarbi normaliam organizmo vystymuisi. Paprasčiau tariant, metioninas yra tokia medžiaga, kuri padeda mūsų kūnui gaminti baltymus ir palaikyti gerą sveikatą. Jis taip pat padeda organizmui kovoti su uždegimais ir užtikrina, kad mūsų audiniai būtų sveiki.

Dėl savo svarbos metabolizmui ir organizmo funkcijoms metioninas yra svarbus ir mityboje. Tačiau pernelyg didelis šios aminorūgšties suvartojimas su maistu gali sukelti daug sveikatos problemų, tokių kaip aterosklerozė, trumpalaikės atminties praradimas, neurodegeneracija, skeleto raumenų augimo sulėtėjimas. Todėl jo vartojimą reikėtų saikingai riboti.

Metionino dieta pailgina gyvenimą

Atradimas, kad ilgalaikis metionino ribojimas gali pailginti žiurkių gyvenimo trukmę net 30 proc., paskatino atlikti išsamius šios aminorūgšties dietos tyrimus. Jie parodė, kad metionino kiekio sumažinimas gyvenimo trukmę pailgina ir kitiems modeliniams organizmams, tokiems kaip C. elegans kirmėlės, vaisinės muselės, pelės. Šis poveikis susijęs su sumažėjusia reaktyvių deguonies formų gamyba, padidėjusiu ląstelių antioksidantų kiekiu ir sumažėjusia oksidacine žala baltymams, riebalams ir DNR.

Pastaruoju metu vis daugiau dėmesio skiriama metionino kiekį ribojančioms dietoms. Tokia dieta pasižymi daugeliu naudingų savybių: ji gali turėti priešvėžinį poveikį, gerinti medžiagų apykaitą, stabdyti senėjimą ir uždegimą, padėti išvengti diabeto, didinti jautrumą insulinui, apsaugoti širdies ir kraujagyslių sistemą, gerinti žarnyno mikrobiotą ir smegenų sveikatą.

Metionino yra augalinės, gyvulinės ir mikroorganizmų kilmės maisto produktuose, bet jo kiekis įvairiose maisto produktų grupėse labai skiriasi. Daugiausia metionino turi mėsos produktai, jūrų gėrybės, bertoletijos, kiaušiniai, vidutiniškai jo randama pieno produktuose, o mažiausiai – vaisiuose ir daržovėse. Ketogeninė dieta, japoniškoji ir veganinė dietos labiausiai riboja su maistu gaunamo metionino kiekį. Kadangi metionino kiekis įvairiuose maisto produktuose ir dietose yra labai skirtingas, norėtųsi sukurti skaičiavimo metodą, kuris leistų tiksliai apskaičiuoti ir kontroliuoti, kiek šios aminorūgšties suvartojama su maistu.

Nors metionino ribojimas turi daug potencialios naudos sveikatai, labai svarbu, kad šios aminorūgšties su maistu gautume pakankamai – per mažas jos kiekis gali sukelti augimo sutrikimus. Todėl svarbu užtikrinti, kad bet kurio mitybos elemento ribojimas tiesiog netaptų nevisaverte mityba.

Metioninas – tiesioginis taikinys gydant vėžį

Fermentas, vadinamas metionino adenoziltransferaze (MAT2A), iš metionino gamina svarbią molekulę – S-adenozilmetioniną (SAM). Ši molekulė dalyvauja DNR modifikacijų procese, kuris vadinamas DNR metilinimu. Paprastai tariant, metilinimas vyksta tada, kai prie DNR prisijungia nedidelė šios molekulės dalis, vadinama metilo grupe. Jei organizme trūksta metionino, SAM nesusidaro ir DNR metilinimas nevyksta.

DNR metilinimas yra būtinas procesas, vykstantis kiekvienoje žmogaus ląstelėje. Jo metu keičiasi DNR struktūra, ir tai dažnai lemia, kad tam tikri genai „išsijungia“ – jie nustoja veikti. Taip reguliuojami svarbūs žmogaus organizmo procesai, pavyzdžiui, užtikrinama, kad genetinė informacija išliktų stabili arba kad ląstelės atliktų savo unikalų vaidmenį audinyje vystymosi metu (pavyzdžiui, kamieninė embriono ląstelė taptų odos, kepenų ar nervų ląstele).

Senstant šis procesas keičiasi – daugelis genų netenka metilinimo modifikacijos, tačiau dalis jų, priešingai, yra smarkiai metilinami. Tai gali lemti, kad kai kurie svarbūs genai, kurie padeda ląstelėms atlikti pagrindines funkcijas, nustoja veikti.

Šis DNR reguliavimo mechanizmas svarbus ir ligų atveju, ypač sergant vėžiu. Susirgus šia liga kai kurie genai smarkiai modifikuojami ir jų veikla sutrinka, nors jų funkcijos yra būtinos, o kiti – priešingai, tampa aktyvūs, nors tokie būti neturėtų. Tokia sutrikusi genų pusiausvyra skatina normalių ląstelių virsmą vėžinėmis. Todėl metioninas, iš kurio yra sintetinama SAM molekulė, yra itin svarbus vėžio tyrimų objektas.

Jau beveik prieš 50 metų buvo atrasta, kad vėžinių ląstelių dauginimuisi ir augimui reikia daugiau iš išorės gaunamo metionino nei sveikoms ląstelėms. Kuo vėžinės ląstelės yra agresyvesnės – tuo labiau joms reikia gauti šios aminorūgšties, padedančios palaikyti jų veiklą. Todėl šios rūgšties ribojimas maiste gali būti viena iš naujų vėžio gydymo krypčių.

Metionino kiekį organizme galima sumažinti dviem būdais: valgant specialų dietinį maistą arba vartojant baltymą metioninazę kaip vaistą, kuris skaido metioniną. Tyrimai rodo, kad, mažinant metionino kiekį ir tuo pačiu metu taikant chemoterapiją ar spindulinį gydymą, galima pasiekti geresnių gydymo rezultatų.

Šiuo metu vykdomi metionino ribojimo klinikiniai tyrimai, siekiant nustatyti, kaip šios aminorūgšties ribojimas veikia ne tik vėžines ląsteles, bet ir jų aplinką: imuninės sistemos ląsteles, kraujagysles ir jungiamojo audinio ląsteles. Tačiau dar reikia išsiaiškinti daug detalių.

Vilniaus universiteto mokslininkai sukūrė metodą epigenetiniams pakitimams nustatyti

Mūsų kūne veikia trys svarbūs baltymai – DNR metiltransferazės, dar vadinamos epigenetiniais „rašikliais“. Jie geba „užrašyti“ epigenetinį kodą – modifikuoti DNR ir pakeisti ląstelės veikimą. Šie fermentai vadinami DNMT1, DNMT3A ir DNMT3B. Du iš jų – DNMT3A ir DNMT3B – kuria naujus „antspaudus“, kurie lemia, kokią funkciją turės ląstelė. O DNMT1 užtikrina, kad dalijantis ląstelėms šie „antspaudai“ būtų išsaugoti ir perduoti dukterinėms ląstelėms. Toks procesas yra labai svarbus sklandžiam organizmo vystymuisi ir sveikatai.

Tyrėjų komanda. Iš kairės į dešinę: prof. Saulius Klimašauskas, dr. Liepa Gasiulė ir rd. Vaidotas Stankevičius. Ugniaus Bagdonavičiaus nuotr.

Tačiau jei DNR metiltransferazių veikla sutrinka, padariniai gali būti rimti – pavyzdžiui, gali prasidėti vėžiniai procesai. Tokių sutrikimų metu genai, kurie turėtų slopinti navikus, yra „išjungiami“, o genai, kurie skatina vėžį, tampa per daug aktyvūs. Tai lemia, kad ląstelės „užmiršta“ savo funkciją ir virsta piktybinėmis. Tokie pokyčiai būdingi daugeliui vėžio formų: kraujo, plaučių, kepenų, storosios žarnos ir kt.

Iki šiol buvo sudėtinga tirti, kaip konkrečiai veikia kiekviena iš šių DNR metiltransferazių. Tačiau Vilniaus universiteto Gyvybės mokslų centro bei Chemijos ir geomokslų fakulteto mokslininkai sukūrė naują metodą, leidžiantį tiksliai nustatyti, kaip kiekvienas iš šių „rašiklių“ paveikia DNR.

Nauja metodika – proveržis tyrimuose

Mokslininkai sukūrė modifikuotas molekules, kurios gali „pažymėti“ DNR taip, kad būtų matomas tik konkretaus fermento darbas. Kad šios molekulės patektų į ląsteles, naudota elektroporacija – procesas, kurio metu elektrinis laukas sukuria laikinus „langus“ ląstelių membranose. Šie langai leidžia modifikuotoms molekulėms patekti į ląstelės vidų ir „užrašyti“ informaciją apie DNR pokyčius.

Šis Vilniaus universiteto mokslininkų sukurtas metodas pirmasis pasaulyje suteikė galimybę mažiausiai invazinėmis sąlygomis paprastai ir tiksliai atskirti trijų metiltransferazių veikimą ir nustatyti tik DNMT1 fermento aktyvumą (1 pav.).

1 pav. Metodas, leidžiantis nustatyti epigenetinius DNR metilinimo pokyčius gyvose ląstelėse.

1.Modifikuotasmetioninaslaisvaipereinaproląsteliųmembranąirpatenkaįcitoplazmą.Ląstelių viduje pelės adenoziltransferazė MAT2A susintetina modifikuotą SAM kofaktorių.

2.Modifikuotas SAM kofaktorius elektroporacijos būdu yra įvedamas į ląstelių vidų.

3.DNRmetiltransferazėDNMT1ląsteliųbranduolyjepernešaaktyviągrupę(raudonasapskritimas) ant DNR. Tokią grupę galima identifikuoti ir nustatyti DNR metilinimo pokyčius.

Be to, mokslininkai sukūrė mažiau invazinį būdą – jie naudojo specialius chemiškai modifikuotus metionino analogus – molekules, kurios laisvai patenka į ląstelę ir jos viduje virsta modifikuota SAM molekule. Taip galima reguliuoti DNR modifikacijas keičiant metionino kiekį ląstelių terpėje. Todėl šį metodą galima pritaikyti epigenetiniams skirtumams nustatyti vėžinių susirgimų metu esant metionino ribojimui.

Ši technologija leidžia labai tiksliai sekti kiekvienos metiltransferazės veiklą ir suprasti, kaip epigenetiniai pokyčiai prisideda prie vėžio vystymosi. Ji taip pat suteikia galimybę tirti DNR pokyčius ne tik ląstelėse, bet ir audiniuose ar net visame organizme ir gali būti pritaikyta įvairiems vėžio modeliams, tyrinėjant tiek DNR, tiek RNR ar baltymų modifikacijas.

Naujoji metodika yra svarbus žingsnis į priekį vėžio biologijos tyrimuose, padėsianti geriau suprasti ir galbūt ateityje veiksmingiau gydyti šią ligą.