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.
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.
Di truyền học biểu sinh trong quá trình sinh bệnh của bệnh viêm ruột
Di truyền học biểu sinh được định nghĩa theo cách cổ điển là nghiên cứu về những thay đổi có thể di truyền theo nguyên phân và/hoặc giảm phân trong chức năng gen mà không thể giải thích được bằng những thay đổi trong trình tự DNA. Tuy nhiên, định nghĩa rộng này cho phép một số cơ chế được phân loại là di truyền biểu sinh hoặc 'trên bộ gen'. Một số sự kiện được định nghĩa là cơ chế di truyền biểu sinh cố định, bao gồm metyl hóa DNA, sửa đổi histon và các phân tử RNA không mã hóa (như miRNA), được dịch thành hiện tượng các loại và có thể được truyền xuống dòng tế bào hoặc qua nhiều thế hệ. Các loại bảo tồn biểu sinh này đại diện phản ánh các mô hình chung của di truyền biểu sinh.
Trong bệnh viêm ruột, người ta cũng quan sát thấy sự gia tăng acety hóa histone ở một số gen khởi động, dẫn đến sự điều hòa tăng các gen gây viêm, góp phần gây viêm mãn tính.
Các khía cạnh dinh dưỡng của bệnh viêm ruột
Tỷ lệ mắc bệnh viêm ruột dường như đang gia tăng trên toàn thế giới ở cả các nước phát triển và đang phát triển. Ngày nay, 0,1% người Brazil sống chung với tình trạng mãn tính này, như đã được xác minh thông qua phân tích theo thời gian do Quaresma và cộng sự thực hiện, phân tích này cũng cho thấy tỷ lệ mắc CD giảm nhưng tỷ lệ mắc UC tăng.
Bức tranh toàn cảnh này về tình trạng dinh dưỡng của bệnh nhân mắc bệnh viêm ruột phản ánh chế độ ăn uống theo kiểu phương Tây và nhiều thiếu sót trong quá trình hấp thụ và tính chọn lọc của ruột. Trong số các yếu tố nguy cơ liên quan đến chế độ ăn uống, việc tiêu thụ thực phẩm siêu chế biến, chất phụ gia và chất nhũ hóa được đề cập, vì chúng làm giảm sự đa dạng của vi khuẩn và tăng tính thấm ruột và cơ chế gây viêm.
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.
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
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
VITAMIN D
Vitamin D là một loại vitamin tan trong chất béo, đóng vai trò quan trọng trong nhiều quá trình sinh lý. Mức vitamin D đầy đủ, có thể thu được thông qua việc tiếp xúc với ánh nắng mặt trời và các nguồn thực phẩm như cá béo, dầu gan cá tuyết, trứng, gan và thực phẩm tăng cường (sữa, nước cam và ngũ cốc buổi sáng), có liên quan đến việc giảm nguy cơ mắc bệnh viêm ruột. Ngày càng có nhiều bằng chứng cho thấy vitamin D có thể ảnh hưởng đến các kiểu metyl hóa DNA và các sửa đổi histon, dẫn đến những thay đổi trong hồ sơ biểu hiện gen.
VITAMIN A
Vitamin A, còn được gọi là retinol, là một chất dinh dưỡng quan trọng đóng vai trò quan trọng trong nhiều quá trình sinh học, bao gồmluding chức năng miễn dịch và tình trạng viêm. Những phát hiện gần đây đã chứng minh rằng axit retinoic ảnh hưởng đến các kiểu methyl hóa DNA, dẫn đến những thay đổi trong hồ sơ biểu hiện gen liên quan đến điều hòa miễn dịch và tình trạng viêm. Ngoài ra, axit retinoic có thể ảnh hưởng đến các sửa đổi histone, chẳng hạn như acetylation và methyl hóa, có thể tác động thêm đến biểu hiện gen và các quá trình tế bào liên quan đến bệnh viêm ruột. Hơn nữa, vitamin A đã được chứng minh là thúc đẩy sự phát triển và chức năng của các tế bào T điều hòa (Treg) trong ruột. Treg rất quan trọng trong việc duy trì khả năng dung nạp miễn dịch và ngăn ngừa phản ứng viêm quá mức. Vitamin A giúp thúc đẩy sự biểu hiện của yếu tố phiên mã Foxp3, yếu tố cần thiết cho sự phát triển và hoạt động của Treg.
VITAMIN E Vitamin E là một loại vitamin tan trong chất béo có đặc tính chống oxy hóa giúp bảo vệ tế bào khỏi tổn thương oxy hóa. Mặc dù vitamin E chủ yếu được biết đến với tác dụng chống oxy hóa, nhưng nó cũng có một số ảnh hưởng đến các quá trình biểu sinh. Những thay đổi trong các dấu hiệu biểu sinh này có thể dẫn đến các kiểu biểu hiện gen bị thay đổi và có khả năng ảnh hưởng đến các quá trình bệnh tật. Mặc dù các nghiên cứu này cung cấp bằng chứng sơ bộ về ảnh hưởng tiềm tàng của vitamin E đối với các quá trình biểu sinh trong bệnh viêm ruột, nhưng vẫn cần có thêm nghiên cứu để hiểu đầy đủ các cơ chế liên quan và thiết lập mối liên hệ nhân quả rõ ràng.
Axit béo Omega-3
Axit béo omega-3, đặc biệt là axit eicosapentaenoic và axit docosahexaenoic, là các axit béo không bão hòa đa thường có trong cá béo (như cá hồi, cá thu và cá mòi), hạt lanh và quả óc chó. Chúng có đặc tính chống viêm và đã được nghiên cứu về tác dụng điều trị tiềm tàng của chúng đối với bệnh viêm ruột. Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng axit béo omega-3 có thể điều chỉnh các quá trình biểu sinh liên quan đến tình trạng viêm trong bệnh viêm ruột bằng cách giảm methy DNAlation, có khả năng điều chỉnh tăng biểu hiện của gen chống viêm và điều chỉnh giảm biểu hiện của gen gây viêm, dẫn đến tác dụng có lợi đối với bệnh viêm ruột. Ngoài quá trình metyl hóa DNA, axit béo omega-3 cũng có thể ảnh hưởng đến các cơ chế biểu sinh khác, chẳng hạn như sửa đổi histonesự hình thành và biểu hiện của miRNA, là những phân tử RNA nhỏ có thể điều chỉnh biểu hiện gen sau phiên mã, mặc dù các cơ chế cụ thể vẫn đang được nghiên cứu. Nhìn chung, axit béo omega-3 có khả năng điều chỉnh các quá trình biểu sinh trong bệnh viêm ruột, dẫn đến giảm viêm và cải thiện kết quả. Tuy nhiên, cần nghiên cứu thêm để hiểu đầy đủ các cơ chế chính xác và xác định liều lượng và chiến lược điều trị tối ưu để sử dụng axit béo omega-3 trong việc kiểm soát bệnh viêm ruột.
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
