Các biến đổi biểu sinh là những biến đổi di truyền trong biểu hiện gen không liên quan đến những thay đổi trong trình tự DNA nhưng ảnh hưởng đến cách bật và tắt gen, điều chỉnh nguy cơ và mức độ nghiêm trọng của nhiều bệnh, bao gồm bệnh viêm ruột (bệnh viêm ruột); những biến đổi như vậy bao gồm metyl hóa DNA, biến đổi histon và các phân tử RNA không mã hóa [như microRNA (miRNA). Các cơ chế biểu sinh này có thể được kích hoạt và sửa đổi thông qua di truyền của cá nhân và/hoặc các yếu tố môi trường, bao gồm chế độ ăn uống của cá nhân, đòi hỏi sự chú ý bổ sung. Cùng với sự gia tăng theo cấp số nhân của các trường hợp bệnh viêm ruột, các tác giả quan sát thấy những người béo phì và thừa cân do chế độ ăn uống theo kiểu phương Tây, giàu đường và chất béo nhưng thiếu vitamin và khoáng chất. Tình trạng dinh dưỡng và bệnh tật dẫn đến suy dinh dưỡng, thường thấy ở những bệnh nhân mắc bệnh viêm ruột.
Bài viết được viết bởi ThS. BS Mai Viễn Phương - Trưởng đơn nguyên Nội soi tiêu hóa - Khoa Khám bệnh & Nội khoa - Bệnh viện Đa khoa Quốc tế Vinmec Central Park.
Chất điều biến dinh dưỡng-biểu sinh trong bệnh viêm ruột
Nutri-epigenetics là một lĩnh vực khám phá sự tương tác giữa dinh dưỡng, biểu hiện gen và sự phát triển của bệnh. Trong bối cảnh của bệnh viêm ruột, bao gồm các tình trạng như CD và UC, có bằng chứng mới nổi cho thấy rằng một số yếu tố chế độ ăn uống nhất định có thể ảnh hưởng đến các sửa đổi biểu sinh góp phần vào sự phát triển và tiến triển của bệnh. Những sửa đổi này được cho là kết quả của sự tương tác phức tạp giữa các yếu tố môi trường, miễn dịch và di truyền.
Sơ đồ biểu diễn sự tương tác của các thành phần dinh dưỡng cụ thể với hệ vi sinh vật đường ruột tương tác với epigenome ở động vật có vú thông qua việc sản xuất các chất nền biểu sinh hoặc chất điều hòa các enzyme sửa đổi chromatin. Quá trình này dẫn đến các sửa đổi biểu sinh ảnh hưởng đến phản ứng miễn dịch, làm tổn hại đến hàng rào biểu mô và cơ chế phòng vệ, dẫn đến tình trạng viêm mãn tính, như đã quan sát thấy trong bệnh viêm ruột. VDR: thụ thể vitamin D; SCFA: Axit béo chuỗi ngắn; HDAC: Histon deacetylase; EPA: Axit eicosapentaenoic; DHA: Axit docosahexaenoic; RAR: thụ thể axit retinoic; RXR: thụ thể retinoid X; RARE: yếu tố đáp ứng axit retinoic; Treg: tế bào T điều hòa
Mặc dù chế độ ăn uống không phải là nguyên nhân cơ bản gây ra bệnh viêm ruột, nhưng nó đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển và kiểm soát bệnh này, ảnh hưởng đáng kể đến các triệu chứng, đợt bùng phát và việc quản lý bệnh nói chung. Một số yếu tố về chế độ ăn uống đã được nghiên cứu trong bối cảnh của bệnh viêm ruột và tác động tiềm tàng của chúng đối với các sửa đổi biểu sinh, biểu hiện gen thiên vị và tác động đến kết quả sức khỏe. Sau đây là một số điểm quan trọng liên quan đến chế độ ăn uống như một chất điều biến biểu sinh của bệnh viêm ruột
Các chất dinh dưỡng vi lượng cho Methyl
Một số chất dinh dưỡng có trong chế độ ăn uống có thể hoạt động như chất cho methyl hoặc cofactor cho các enzyme tham gia vào quá trình biểu sinh. Chất cho methyl cung cấp nhóm methyl (-CH3) cho nhiều phản ứng sinh hóa khác nhau trong cơ thể, bao gồm quá trình methyl hóa DNA, sửa đổi histon và xử lý RNA. Các chất dinh dưỡng này tham gia vào quá trình chuyển hóa một carbon và rất quan trọng để duy trì sự điều hòa biểu sinh, biểu hiện gen và sức khỏe tổng thể thích hợp. Một số chất cho methyl thiết yếutrients được thảo luận dưới đây.
Vitamin B9 (folate) :
Vitamin B9 (folate) là một loại vitamin tan trong nước thiết yếu có trong các loại thực phẩm như rau lá xanh(rau bina, bắp cải, rau diếp và bông cải xanh), các loại đậu (đậu, đậu lăng và đậu Hà Lan), trái cây họ cam quýt (cam và bưởi), gan (gà và thịt bò) và ngũ cốc tăng cường (bột mì). Folate là một thành phần quan trọng trong quá trình trao đổi chất và rất cần thiết trong nhiều quá trình sinh học, bao gồm tổng hợp, sửa chữa và methyl hóa DNA. Đối với bệnh viêm ruột, tình trạng thiếu folate có liên quan đến những thay đổi trong mô hình methyl hóa DNA.
Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng những bệnh nhân mắc bệnh viêm ruột thường biểu hiện mức folate thấp hơn và tình trạng thiếu hụt này có thể góp phần vào tình trạng rối loạn methyl hóa DNA trong các tế bào biểu mô ruột. Methyl hóa bị suy yếu có thể dẫn đến biểu hiện bất thường của các gen liên quan đến tình trạng viêm, phản ứng miễn dịch và chức năng hàng rào ruột, tất cả đều là những khía cạnh quan trọng trong quá trình sinh bệnh của bệnh viêm ruột. Bằng cách ảnh hưởng đến quá trình methyl hóa DNA, việc bổ sung folate có thể khôi phục lại các mô hình biểu hiện gen thông thường và cải thiện các triệu chứng của bệnh viêm ruột. Tuy nhiên, điều quan trọng cần lưu ý là mối quan hệ giữa folate và bệnh viêm ruột rất phức tạp và tác dụng của việc bổ sung folate có thể khác nhau tùy thuộc vào từng yếu tố. Trong khi tình trạng thiếu folate có thể gây hại, việc bổ sung folate quá mức cũng có thể gây ra những tác dụng phụ, đặc biệt là ở những người có biến thể di truyền cụ thể.
Vitamin B12 (cobalamin):
Vitamin B12 (cobalamin) là một loại vitamin tan trong nước khác chủ yếu có trong các loại thực phẩm có nguồn gốc động vật như thịt, cá (đặc biệt là cá nước lạnh như cá hồi, cá hồi vân, cá ngừ và cá mòi), động vật có vỏ, trứng, các sản phẩm từ sữa như sữa, pho mát và sữa chua, và các sản phẩm tăng cường như ngũ cốc buổi sáng và sữa thực vật (đậu nành, hạnh nhân hoặc yến mạch). Vitamin B12 góp phần cùng với folate để cung cấp các nhóm methyl cho quá trình methyl hóa DNA và các quá trình tế bào thiết yếu khác.
Methionine: Methionine là một axit amin thiết yếu có trong các loại thực phẩm giàu protein như thịt, cá, trứng, hải sản, các loại hạt, thực phẩm có nguồn gốc từ đậu nành như đậu phụ, các loại đậu (đậu, đậu lăng và đậu gà), các sản phẩm từ sữa, yến mạch và ngũ cốc nguyên hạt. Nó hoạt động như một tiền chất cho S-adenosylmethionine (SAM), chất cho methyl chính cho quá trình methyl hóa DNA và histone. SAM là một phân tử được hình thành từ methionine và adenosine triphosphate. Nó là chất cho methyl chính trong nhiều quá trình tế bào, bao gồm methyl hóa DNA, RNA, protein và histone.
Betaine (trimethylglycine): Betaine (trimethylglycine) là một hợp chất tự nhiên có trong các loại thực phẩm như củ cải đường, rau bina, bông cải xanh, động vật có vỏ và ngũ cốc nguyên hạt (lúa mì và lúa mạch đen) đóng vai trò là chất cho methyl trong các phản ứng chuyển đổi homocysteine thành methionine, có thể được sử dụng để methyl hóa DNA và protein.
Choline: Choline là một chất dinh dưỡng quan trọng tham gia vào nhiều quá trình sinh học, bao gồm quá trình chuyển hóa lipid và cấu trúc màng tế bào. Choline có thể được chuyển đổi thành betaine và cả choline và betaine đều hoạt động như chất cho methyl trong cơ thể. Các nguồn choline tốt bao gồm trứng, gan, cá nước lạnh như cá hồi và cá ngừ, đậu phộng, các sản phẩm từ sữa, walcác loại hạt, hạnh nhân, hạt hướng dương và rau họ cải.
Tài liệu tham khảo
1. Tiffon C. The Impact of Nutrition and Environmental Epigenetics on Human Health and Disease. Int J Mol Sci. 2018;19.
2. Lewis JD, Abreu MT. Diet as a Trigger or Therapy for Inflammatory Bowel Diseases. Gastroenterology. 2017;152:398-414.e6.
3. Marangoni K, Dorneles G, da Silva DM, Pinto LP, Rossoni C, Fernandes SA. Diet as an epigenetic factor in inflammatory bowel disease. World J Gastroenterol 2023; 29(41): 5618-5629
