Roken en epigenetica: hoe sigaretten je DNA veranderen

Kort antwoord: Roken verandert de DNA-methylering – chemische labels die genen helpen aan en uit te zetten – op duizenden plekken. In de grootste studie, met bijna 16.000 mensen, keerden de meeste van deze veranderingen in het bloed binnen vijf jaar na het stoppen terug richting het niveau van mensen die nooit rookten, terwijl een klein aantal, waaronder het gen AHRR, na 30 jaar nog steeds anders was.

De meeste mensen weten dat kankerverwekkende stoffen in rook het DNA beschadigen en mutaties veroorzaken. Roken verandert ook hoe genen worden gereguleerd, zonder dat de DNA-volgorde verandert. Onderzoekers zoeken nog uit wat deze veranderingen voor de gezondheid betekenen, maar ze weten inmiddels veel over hoeveel het er zijn en hoe ver ze herstellen.

Wat epigenetica is

Je genoom (de DNA-volgorde) is in vrijwel elke cel van je lichaam hetzelfde. Wat een longcel anders maakt dan een levercel, is niet het DNA, maar welke genen aan of uit staan – en hoe actief ze tot expressie komen. Die regulatie wordt deels gestuurd door epigenetische markeringen: chemische aanpassingen aan het DNA of aan de histoneiwitten waar het DNA omheen gewikkeld zit.

Het best onderzochte epigenetische mechanisme is DNA-methylering: het toevoegen van een methylgroep (CH3) aan een cytosinebase in het DNA, meestal op CpG-plekken (waar cytosine wordt gevolgd door guanine). Methylering remt in het algemeen de genexpressie.

De belangrijkste punten:

Epigenetische markeringen worden doorgegeven (aan dochtercellen tijdens de celdeling)
Ze kunnen veranderen door omgeving, voeding, blootstelling aan chemische stoffen en leefstijl
Sommige markeringen zijn makkelijker terug te draaien dan andere

Hoe roken de DNA-methylering verandert

Onderzoekers denken dat stoffen in rook, waaronder teerverbindingen (PAK's) en reactieve zuurstofverbindingen, de methylering veranderen door het DNA te beschadigen én door de afweer van de cel tegen die stoffen in gang te zetten. De precieze routes worden nog uitgezocht.

De grootste studie tot nu toe bundelde bloedmonsters van 15.907 mensen uit 16 cohorten. Bij de vergelijking van huidige rokers met mensen die nooit rookten, vond ze 2.623 CpG-plekken, gekoppeld aan 1.405 genen, waar de methylering verschilde. Die genen kwamen opvallend vaak voor onder genen die al in verband waren gebracht met longfunctie, kanker, ontstekingsziekten en hartziekten. Let op: dit zijn bloedmonsters; in long- en ander weefsel kan het anders liggen.

De belangrijkste genen

AHRR (aryl hydrocarbon receptor repressor) is de meest consistente bevinding. Eén plek in dit gen hoort in de meeste studies bij de sterkste signalen van roken, en de methylering ervan wordt onderzocht als marker voor blootstelling aan tabak. AHRR helpt de reactie van de cel op PAK's te regelen, de teerverbindingen in rook.

Andere genen die steeds terugkomen zijn F2RL3 (een receptor op bloedplaatjes), GPR15 (een receptor op afweercellen) en LRRN3. Voor de meeste van deze genen is nog niet bekend wat de verandering in methylering met de gezondheid doet. Studies van longtumoren vinden ook kankergerelateerde genen die door methylering zijn uitgeschakeld, maar bevindingen in tumoren kun je niet lezen als effecten op het bloed van gezonde rokers.

Na het stoppen: wat herstelt en wat niet

Dit is voor ex-rokers het belangrijkste deel. In dezelfde grote studie volgden onderzoekers deelnemers aan de Framingham Heart Study met rookgegevens over maximaal 30 jaar:

De meeste plekken herstellen. De methylering op de meeste plekken die met roken samenhangen, keerde binnen vijf jaar na het stoppen terug richting het niveau van mensen die nooit rookten.
Sommige blijven. 36 plekken in 19 genen – waaronder AHRR en F2RL3 – waren zelfs 30 jaar na het stoppen niet teruggekeerd naar het niveau van mensen die nooit rookten.

De auteurs wijzen erop dat het snelle herstel van de meeste plekken past bij het feit dat het risico op veel rookgerelateerde ziekten na het stoppen snel daalt, terwijl de blijvende plekken zouden kunnen helpen verklaren waarom sommige risico's blijven hangen. Dat verband is een hypothese. Wat de ziektecijfers wel duidelijk laten zien, is dat stoppen het risico op elke leeftijd verlaagt, en hoe eerder je stopt, hoe minder zich heeft opgestapeld. Hoe verschillende soorten schade herstellen, lees je in de tijdlijn van het herstel na roken.

Gevolgen voor kinderen van rokers

Een meta-analyse van 13 cohorten en 6.685 pasgeborenen vond dat roken tijdens de zwangerschap samenhing met verschillen in methylering op meer dan 6.000 plekken in het bloed van de baby, deels in genen die te maken hebben met aandoeningen die roken door de moeder kan veroorzaken, zoals schisis en astma. Bij oudere kinderen lieten dezelfde plekken nog steeds verschillen zien. Of deze markeringen gezondheidsproblemen veroorzaken of alleen de blootstelling vastleggen, wordt nog onderzocht.

Praktisch gezien geldt wat ook de NHS zegt: stoppen met roken tijdens de zwangerschap beschermt je baby, en je verloskundige, arts of wie je zwangerschap begeleidt kan je vertellen welke hulp er is bij het stoppen met roken.

Bronnen

Joehanes R et al. "Epigenetic signatures of cigarette smoking." Circ Cardiovasc Genet, 2016. PubMed · Volledige tekst
Zeilinger S et al. "Tobacco smoking leads to extensive genome-wide changes in DNA methylation." PLoS One, 2013. PubMed
Joubert BR et al. "DNA methylation in newborns and maternal smoking in pregnancy: genome-wide consortium meta-analysis." Am J Hum Genet, 2016. PubMed

Veelgestelde vragen

Kan roken je DNA blijvend veranderen?

Kankerverwekkende stoffen in rook veroorzaken mutaties – veranderingen in de DNA-volgorde – die zich in de loop van jaren kunnen opstapelen. Veranderingen in methylering zijn iets anders: in een grote studie keerden de meeste plekken in het bloed die met roken samenhangen binnen vijf jaar na het stoppen terug richting het niveau van mensen die nooit rookten, al waren er een paar, waaronder AHRR, na 30 jaar nog steeds anders.

Hebben epigenetische veranderingen door roken gevolgen voor je kinderen?

Roken tijdens de zwangerschap hangt samen met verschillen in methylering op duizenden plekken in het bloed van pasgeborenen, en sommige zijn bij oudere kinderen nog te zien. Of markeringen via zaadcellen of eicellen worden doorgegeven, is bij mensen veel minder duidelijk. Stoppen met roken tijdens de zwangerschap is een van de beste dingen die je voor je baby kunt doen, dus vraag je verloskundige, arts of wie je zwangerschap begeleidt naar hulp bij het stoppen met roken.

Hoe lang duurt het voordat epigenetische markers na het stoppen normaal worden?

In de grootste studie tot nu toe keerden de meeste plekken in het bloed die met roken samenhangen binnen ongeveer vijf jaar terug richting het niveau van mensen die nooit rookten. Een minderheid, waaronder plekken in AHRR en F2RL3, was na 30 jaar nog niet teruggekeerd.

Kun je epigenetische schade door roken op een of andere manier terugdraaien?

Er is geen behandeling bekend die veranderingen in methylering door roken terugdraait. Stoppen is wat de meeste ervan laat herstellen, en hoe eerder je stopt, hoe beter.