Рискът от заболяване може да се предаде епигенетично чрез яйцеклетки и сперматозоиди, показва проучване на мишки.

Катрин Оффорд
14 март 2016 г.

Докато учените са идентифицирали няколко генетични рискови фактора за диабет и затлъстяване, някои са предложили епигенетични промени в гаметите като друг потенциален механизъм за наследяване на риска от заболяване. Сега проучване на мишки от изследователи от Германия предоставя нови доказателства в подкрепа на тази епигенетична теория за наследяване, показващи, че различните диети при иначе идентични мишки могат да определят непоносимост към глюкоза и риск от затлъстяване при потомството чрез яйцеклетки и сперматозоиди. Констатациите на екипа бяха публикувани днес (14 март) в Nature Genetics.

епигенетично

„Гледката досега беше, че [рискът] се определя от гените - това е съдба“, каза съавторът на изследването Йоханес Бекерс от Helmholtz Zentrum München. „Но нашите открития връщат известна отговорност на родителите. Те наистина имат възможност да повлияят какво потомство наследява в своя епигеном. "

Приблизително 90 процента от близо 350 милиона случая на диабет в световен мащаб се класифицират като тип 2. В допълнение към факторите на околната среда.

Предишните анализи на явлението обаче са разчитали на оплождане in vivo за създаване на потомство, обясни Бекерс, което затруднява разграничаването на наследствените епигенетични детерминанти в гаметите от други фактори, които могат да повлияят на развитието на потомството, като състава на бащината семенна течност или диета, предизвикани от промени в матката по време на бременност.

За да заобиколи този проблем, екипът на Бекерс се насочи към ин витро оплождане (IVF). Първо, изследователите хранеха мъжки и женски изогенни мишки с една от трите диети - с високо съдържание на мазнини, с ниско съдържание на мазнини или нормално - в продължение на шест седмици. Както се очакваше, мишките, хранени с диета с високо съдържание на мазнини, развиха затлъстяване и тежка непоносимост към глюкоза.

След това изследователите проведоха IVF с яйцеклетки и сперматозоиди от различни сдвоявания на мишки, хранени със същата или различна диета, и имплантираха получените ембриони в здрави сурогатни жени, като по този начин елиминираха родителското влияние върху потомството извън приноса на гаметите.

В продължение на девет седмици след раждането, новото поколение - включващо повече от 350 мишки - яде нормална диета. След това екипът „предизвика„ всички потомци с мазна диета и записа теглото на животните през следващите шест седмици, както и отговорите на животните към инжектирана глюкоза.

Докато всички мишки стават по-дебели, увеличаването на теглото силно зависи от родителската диета, особено сред женското потомство. В края на предизвикателството „женското потомство от двама родители на диети с високо съдържание на мазнини беше с 20 процента по-тежко от потомството с двамата родители на [контролна] диета“, каза съавторът на изследването Питър Хайпенс от Helmholtz Zentrum. "Това беше невероятно."

Нещо повече, въпреки поддържането на производството на инсулин, мъжките и женските потомци на майки, хранени с диета с високо съдържание на мазнини, показват значително по-висока непоносимост към глюкоза, отколкото другите членове на кохортата, независимо от бащината диета, което показва предимно предаване на инсулинова резистентност от яйцеклетките.

Епигенетикът от Университета в Нотингам Райнхард Щьогер, който не участва в изследването, нарече откритията „очарователни“. Сега той каза: „Големият въпрос е: Колко дълго продължават тези ефекти? Поколението F2? Поколението F3? Колко стабилни са тези епигенетични белези или допълнителна информация? "

Щьогер добави, че остава неясно колко бързо родителската диета е повлияла на промените в гаметите. „Ако изложите [родителите на диети с високо съдържание на мазнини] за една седмица, бихте ли забелязали същия ефект? В крайна сметка, ще има ли значение, ако просто ядете един чийзбургер? "

Анди Файнберг от Медицинския факултет на университета „Джон Хопкинс“ в Балтимор предупреди, че въпреки че проучването е „много добре проектирано и контролирано“, екстраполациите в човешката биология ще изискват допълнителни изследвания, включващи по-сложен генетичен произход. „За да обобщим и да кажем, че този трансгенерационен ефект допринася основно за диабета при хората - не мисля, че можете да направите такова заключение от един инбреден щам на мишките“, каза Файнберг, който не участва в изследването.

Засега екипът се надява да се възползва от механизмите, отчитащи наследствените епигенетични модификации, придобити по време на живота на родител, каза Бекерс, добавяйки, че той и колегите му вече изследват индуцираните от диетата промени в транскриптите на РНК на гаметите и метиломите.

„Данните, с които разполагаме до момента, показват, че и двамата изглежда са засегнати от родителската диета“, каза той. „Това е нещо, което много ни вълнува. Погризваме се малко от тази догма на неодарвинизма, че придобитите черти не могат да бъдат наследени. "

P. Huypens et al., „Наследяване на епигенетична зародишна линия на диета, индуцирано затлъстяване и инсулинова резистентност“, Nature Genetics, doi: 10.1038/ng.3527, 2016.