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Epigenética - Como os ingredientes dos alimentos influenciam nossa expressão gênica?

A imagem de um homem com os braços estendidos em frente a um fundo digital mostra a osteopatia esportiva.
Epigenética - Como os ingredientes dos alimentos influenciam nossa expressão gênica?

O termo epigenética vem do grego antigo (epigénesis) e significa "além de" e "descendência/origem". Enquanto a genética, como ciência, lida com a herança e a formação de características (genes), a epigenética se dedica à questão de quais fatores determinam a atividade de um gene. Ao fazer isso, ela examina as alterações na expressão gênica que não se baseiam em alterações de sequência no DNA, por exemplo, por meio de mutações ou recombinação. Portanto, os mecanismos epigenéticos não são capazes de alterar nossa sequência de DNA (genótipo) (Bird 2007). Em vez disso, eles determinam quais genes são ativados e convertidos em proteínas ou quais genes são "silenciados". Dessa forma, eles têm uma influência decisiva na formação do fenótipo (totalidade de todas as características morfológicas e fisiológicas) (Margueron et al. 2010).

Os principais mecanismos epigenéticos envolvidos no desenvolvimento e na diferenciação de diferentes tipos de células:

  • microRNA (RNAs não codificadores)
  • Modificação de histonas
  • Metilação do DNA (a metilação do DNA é um mecanismo epigenético no qual a adição de grupos metil ao DNA modifica a função dos genes, afetando sua expressão (principalmente) por meio da inibição da transcrição) (Randunu 2020)

Qual é a influência de nossa dieta sobre o epigenoma?

Episódios históricos de fome bem documentados foram usados por cientistas para investigar a relação entre o estresse nutricional pré-natal e o risco de doenças crônicas na idade adulta por meio de estudos transversais e longitudinais. Como resultado, descobriu-se que a nutrição materna durante o período perinatal (o período entre a 28ª semana de gestação e o 7º dia após o nascimento) tem um grande impacto sobre o fenótipo posterior das crianças. Por exemplo, a exposição pré-natal à fome reduziu o crescimento fetal, reduziu a tolerância à glicose na idade adulta e levou a um maior IMC e circunferência da cintura nas mulheres. Assim, foi demonstrado que a dieta modula os níveis globais de metilação em regiões reguladoras de genes (Navarro 2017).

Como os mecanismos epigenéticos podem modular o risco de desenvolver uma DNT?

A sigla DNT significa Doenças Não Transmissíveis e é um termo genérico para doenças associadas ao estilo de vida, como diabetes, doenças cardiovasculares, obesidade, hipertensão e doenças neurodegenerativas. Atualmente, as DNTs estão entre as principais causas de morte em todo o mundo, substituindo as doenças infecciosas. 

Além de um componente genético, há vários fatores de risco para o desenvolvimento de uma DNT, todos relacionados ao comportamento individual de saúde:

  • inatividade física
  • Excesso de peso
  • Fumantes
  • nutrição inadequada
  • Abuso de álcool

Se esses fatores de risco fossem eliminados por meio de prevenção comportamental e situacional em diferentes estágios da vida, grande parte da incidência de DNTs poderia ser evitada (Forouzanfar et al. 2016). A globalização, a industrialização e as mudanças sociais e econômicas nas últimas décadas criaram novos padrões prejudiciais de dieta e atividade em todo o mundo que contribuem significativamente para o desenvolvimento de doenças não transmissíveis (Darnton-Hill et al. 2004). 

A nutrição já influencia o risco de desenvolver DCNT antes do nascimento, especialmente no período fetal e neonatal. Assim, a nutrição materna durante o período fetal e infantil e na primeira infância pode programar permanentemente o metabolismo, abrindo caminho para o desenvolvimento de uma DNT (Navarro et al. 2017). Entre outras causas, a epigenética desempenha um papel importante (Lillycrop et al. 2015, McGee et al. 2018, Vickers 2014).

As alterações epigenéticas já ocorrem durante a formação das células sexuais (gametogênese), mas nem todas elas persistem. Entretanto, alguns locais metilados do DNA "sobrevivem" à gametogênese e ao desenvolvimento inicial e se replicam durante a mitose (Fan et Zhang, 2009, Trasler 2009). O DNA marcado é então transmitido junto com as histonas, ou seja, torna-se hereditário (Guibert et al. 2012). Assim, os locais de DNA marcados podem modular a expressão gênica ao longo da vida. Além disso, há as alterações epigenéticas, que surgem antes e também depois do nascimento e também são mantidas durante a divisão celular (Skinner 2011). Assim, os distúrbios epigenéticos adquiridos precocemente podem persistir inalterados durante a fase de desenvolvimento até a idade adulta.

O período perinatal (o período entre a 28ª semana de gestação e o 7º dia após o nascimento) representa uma janela crítica no desenvolvimento, pois é quando o epigenoma é mais suscetível a modificações. Além disso, todas as alterações epigenéticas que ocorrem durante essa fase permanecem estáveis até a idade adulta (Perera et al. 2011). As pesquisas sobre a relação entre determinados ingredientes da dieta e seus efeitos epigenéticos durante o período perinatal ainda estão em sua infância. Entretanto, há estudos iniciais em animais e também em humanos que enfocam o folato e a colina. Eles estão entre os doadores de metil e são nutrientes dietéticos importantes porque desempenham um papel importante no metabolismo do metil. 

Assim, a deficiência de folato influencia a programação epigenética precoce por meio de sua função na remetilação para metionina. Se houver muito pouco folato, o suprimento de metil não poderá ser mantido durante o desenvolvimento (Crider et al. 2012). Portanto, é importante garantir níveis adequados de folato durante a gravidez.

A colina é um importante nutriente relacionado à metila que desempenha um papel crucial no desenvolvimento do sistema nervoso central. A ingestão dietética materna de colina influencia a neurogênese (Craciunescu et al. 2003), mas também a formação de células endoteliais e vasos sanguíneos no cérebro fetal (Mehedint et al. 2010). Em estudos com animais em camundongos e ratos, observou-se que uma alta ingestão materna de colina modifica favoravelmente a metilação da histona fetal e os mecanismos epigenômicos (Davison et al. 2009).

Como as modificações epigenéticas desfavoráveis podem ser alteradas por meio da nutrição?

As modificações epigenéticas representam processos genômicos plásticos que são influenciados por fatores endógenos e exógenos (por exemplo, nutrição). Conforme descrito acima, essas modificações, tanto positivas quanto negativas, podem ser transmitidas de geração em geração. No entanto, aparentemente é possível "reprogramar" as modificações epigenéticas que estão associadas ao alto risco de doenças por meio de mudanças na dieta ou no estilo de vida (González-Becerra et al. 2019). 

Na pesquisa, vários ingredientes alimentares são discutidos como modificadores epigenéticos, incluindo aminoácidos, vitaminas e minerais, polifenóis e ácidos graxos.

  1. Ácidos graxos

Como já mencionado acima, atualmente está ocorrendo uma mudança em nossa dieta. O perfil da ingestão de ácidos graxos é particularmente afetado. Estão surgindo padrões alimentares globais caracterizados por uma alta ingestão de ácidos graxos saturados (SFA) e ácidos graxos trans (TFA) e um baixo teor de ácidos graxos monoinsaturados (MUFA) e poli-insaturados (PUFA) (Cordain et al. 2005). Esses padrões alimentares estão associados a alterações epigenéticas desfavoráveis (Morgen et Sørensen 2014).

Ainda há poucos estudos em humanos sobre as propriedades protetoras dos ácidos graxos no epigenoma. No entanto, há evidências preliminares de que uma dieta rica em ácidos graxos ômega-3 está associada a um menor risco de desenvolver doenças metabólicas. A literatura mostra que esse efeito pode ser mediado por mecanismos epigenéticos (González-Becerra et al. 2019).

  1. Polifenóis

Entre os compostos bioativos de origem vegetal que medeiam as modificações epigenéticas estão a genisteína (soja), o resveratrol (uvas), a curcumina (cúrcuma), as catequinas do chá (chá verde) e o sulforafano (vegetais crucíferos). Novamente, os efeitos reais dos polifenóis dietéticos na metilação do DNA em humanos ainda não foram pesquisados de forma conclusiva (Milagro et al. 2013).

  1. Vitaminas e minerais

Vários minerais foram associados a mudanças nos mecanismos epigenéticos que regulam a expressão gênica. Entre eles estão o selênio, o zinco (Ho et al. 2011) e o magnésio (Takaya et al. 2011). Ainda não é possível fazer recomendações de dosagem para o tratamento de várias doenças. Entretanto, deve-se prestar atenção a uma ingestão suficiente desses nutrientes, especialmente em dietas vegetarianas.

  1. Aminoácidos

O aminoácido que parece desempenhar uma função importante nos mecanismos epigenéticos é a metionina, a principal fonte de grupos metil nas reações de biometilação e o principal regulador da via metabólica de um carbono (McKay et Mathers 2011). Entretanto, o metabolismo de outros aminoácidos (serina, glicina e histidina) também desempenha um papel importante no fornecimento de doadores de metila para a metilação do DNA e das histonas (Wang et al. 2012). As alterações no ciclo de vários aminoácidos essenciais, especialmente metionina, cisteína, tirosina e fenilalanina, parecem estar associadas à obesidade e à resistência à insulina e ocorrem até mesmo antes do início do diabetes tipo 2 (Adams, 2011).

Bibliografia

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