Когато родителите ядат диети с ниско съдържание на протеини или с високо съдържание на мазнини, това може да доведе до метаболитни нарушения при тяхното възрастно потомство. Сега международен екип, ръководен от изследователи от RIKEN Cluster for Pioneering Research (CPR), определи ключов играч и молекулярните събития, лежащи в основата на това явление при мишки.

Произходът на здравето и заболяванията в развитието е школа на мисълта, която се фокусира върху това как пренаталните фактори като стрес и диета влияят върху развитието на болести, когато децата достигнат зряла възраст. Експерименталните данни показват, че факторите на околната среда, които влияят на родителите, играят роля при препрограмирането на здравето на тяхното потомство през целия им живот. По-специално, родителските диети с ниско съдържание на протеини са известни, че са свързани с метаболитни нарушения при техните деца, като диабет.

Смята се, че този феномен се регулира чрез епигенетика - наследствени промени, при които гените се включват и изключват, без всъщност да променят ДНК на индивида. Досега обаче подробностите за този процес бяха неизвестни. В своето проучване, публикувано в Molecular Cell, екип, ръководен от Keisuke Yoshida и Shunsuke Ishii от RIKEN CPR, се занимава с този въпрос в модел на мишка и открива, че протеинът, наречен ATF7, е от съществено значение за ефекта между поколенията. ATF7 е транскрипционен фактор, което означава, че той регулира кога гените се включват и изключват.

Изследователите хранели мъжки и женски мишки с нормални диети или диети с ниско съдържание на протеини и след това им позволявали да се чифтосват. Те сравняват генната експресия - кои гени са били включени - при възрастни потомци на мъжки мишки, които са били на двете различни диети, и установяват, че експресията се различава за стотици гени в черния дроб, много от които участват в метаболизма на холестерола. Когато обаче са използвали генно инженерни мъжки мишки, на които липсва едно копие на гена ATF7, генната експресия в потомството не се различава от експресията в потомството, чиито родители се хранят нормално.

Този резултат означава, че диетата на мъжката мишка може да повлияе на здравето на бъдещите деца. Тъй като мъжките мишки не могат да повлияят на потомството при бременни жени, изследователите стигнаха до заключението, че най-вероятният сценарий е, че епигенетичните промени са настъпили в спермата на мъжа преди зачеването и че ATF7 има критична функция в този процес.

диетата

Карикатурна илюстрация на основните открития. Когато мъжките мишки ядат диети с ниско съдържание на протеини, епигенетични промени настъпват в сперматозоидите в резултат на освободен ATF7. Гени, които обикновено бяха изключени, включени. След това тези промени бяха включени в ембриона при оплождането. Когато потомците мишки достигнат зряла възраст, те имат метаболитни проблеми, които не присъстват при потомството на мишки, хранени с редовно количество протеин.

Въз основа на тази логика екипът търси и намира гени в сперматозоидите, които се контролират от ATF7, включително тези за метаболизма на мазнините в черния дроб и производството на холестерол. Експериментите разкриват, че когато бъдещите бащи се хранят с диети с ниско съдържание на мазнини, ATF7 се разхлабва и вече не е свързан с тези гени. Това от своя страна намалява определена модификация на хистоновите протеини, с нетен ефект, че тези гени на сперматозоидите са включени, а не нормалната ситуация на изключване. „Най-изненадващото и вълнуващо откритие беше, че епигенетичната промяна, предизвикана от бащината диета с ниско съдържание на протеини, се поддържа в зрели сперматозоиди по време на сперматогенезата и се предава на следващото поколение“, казва Иши.

Използвайки модел на мишка, това проучване помага да се обяснят молекулярните подробности, лежащи в основата на теорията за развитието на здравето и болестите, както и видовете хранителни условия, които биха могли да доведат до заболявания, свързани с начина на живот при деца, като диабет. В допълнение, сега трябва да е възможно да се предвидят метаболитни промени през следващото поколение чрез измерване на епигенетични промени в идентифицираните гени на бащините сперматозоиди. „Надяваме се, че хората, особено тези, които имат лошо хранене по избор, ще обърнат повече внимание на диетата си, когато планират следващото поколение. Нашите резултати показват, че диетите с повече протеини и по-малко мазнини са по-здравословни не само за собственото тяло на всеки, но и за сперматозоидите и здравето на потенциалните деца. " ✅