Исследователи выявили молекулярные события, лежащие в основе вызванных отцовской диетой метаболических нарушений у детей

Если родители придерживаются диеты с низким содержанием белка или высоким содержанием жиров, впоследствии возможно нарушение обмена веществ у их взрослого потомства. Международная команда ученых во главе с исследователями из кластера первопроходческих исследований RIKEN (Япония) определила ключевой элемент и молекулярные события, лежащие в основе этого явления у мышей.

Внутриутробное происхождение здоровья и болезней — это научная школа, которая фокусируется на влиянии пренатальных факторов, таких как стресс и диета, на развитие болезней детей при достижении ими зрелого возраста. Экспериментальные данные указывают на то, что факторы окружающей среды, которые влияют на родителей, играют роль в перепрограммировании здоровья их потомков на протяжении всей их жизни. В частности, известно, что родительские низкобелковые диеты связаны с нарушениями обмена веществ у детей, такими как диабет.

Считается, что это явление регулируется эпигенетикой — наследственными изменениями, при которых гены включаются и выключаются без фактического изменения ДНК человека. Однако до сих пор детали этого процесса оставались загадкой. В своем исследовании, опубликованном в Molecular Cell, команда под руководством Кейсуке Йошида (Keisuke Yoshida) и Шунсукэ Исии (Shunsuke Ishii) из Института RIKEN изучила этот вопрос на мышиной модели и обнаружила, что белок под названием ATF7 играет роль в формировании межпоколенческого эффекта. ATF7 является фактором транскрипции, что означает, что он регулирует, когда гены включаются и выключаются.

Исследователи сформировали для мышей мужского и женского пола нормальную диету или диету с низким содержанием белка, а затем позволили им спариваться. Они сравнили экспрессию генов — какие гены были включены — у взрослых мышей мужского пола, которые находились на двух разных диетах, и обнаружили, что экспрессия различна для сотен генов в печени, многие из которых участвуют в метаболизме холестерина. Однако, когда ученые использовали генетически модифицированных мышей-самцов, у которых отсутствовала одна копия гена ATF7 , экспрессия гена у потомства не отличалась от экспрессии у потомства, родители которых питались нормальной диетой.

Этот результат означает, что диета мыши-самца может влиять на здоровье будущих детей. Поскольку самцы мышей не могут влиять на потомство у беременных самок, исследователи пришли к выводу, что наиболее вероятным сценарием было то, что эпигенетические изменения произошли в сперматозоидах самца до зачатия, и что ATF7 выполняет значимую функцию в этом процессе.

Основываясь на этой логике, исследователи нашли гены в сперматозоидах, которые контролируются ATF7, включая гены для метаболизма жиров в печени и производства холестерина. Эксперименты показали, что, когда будущие отцы потребляли рацион с низким содержанием белка, ATF7 высвобождался и больше не связывался с этими генами. Это, в свою очередь, уменьшило конкретную модификацию гистоновых белков с общим эффектом включения этих генов сперматозоидов, а не с обычной ситуацией выключения.

«Самым удивительным и захватывающим открытием было то, что эпигенетические изменения, вызванные отцовской низкобелковой диетой, сохраняются в зрелых сперматозоидах в процессе сперматогенеза и передаются следующему поколению», — говорит Шунсукэ Исии.

С использованием мышиной модели удалось объяснить молекулярные детали, лежащие в основе теории «внутриутробного происхождения здоровья и болезней», а также виды питания, которые могут привести к связанным с образом жизни заболеваниям у детей, таким как диабет. Кроме того, теперь возможно прогнозировать метаболические изменения в следующем поколении путем измерения эпигенетических изменений в идентифицированных генах отцовских сперматозоидов. «Мы надеемся, что люди, особенно те, кто избрал для себя плохое питание, будут уделять больше внимания своей диете при планировании деторождения. Наши результаты показывают, что диеты с большим количеством белка и меньшим количеством жира полезнее не только для собственного тела, но также для качества сперматозоидов и здоровья потенциальных детей».

Источник: news-medical.net