肥胖和糖尿病的表观遗传

来源:译言网 / 作者: / 2016-03-21
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科学家们已经从糖尿病和肥胖疾病中识别了一些遗传至危因素,而一些人提出:还有一个潜在的遗传性患病风险机理——配子中的表观遗传改变。如今,在德国,研究学者的一份小鼠实验提供了新的证据,支持表观遗传理论。这个研究显示,通过卵子和精子细胞的传播,相同小鼠的的不同饮食可能决定其下一代葡糖糖耐受性以及得糖尿病的风险。这个团队的研究结果于314日在《自然遗传》(Nature Genetics)中发表。

德国环境健康研究中心的贝克尔(Johannes Beckers)是这项研究的合著者,他说“目前大家普遍认为,遗传风险全由基因决定——这是命中注定的。不过我们的研究将一定的责任返还到亲代身上:父母能影响其子代从他们身上获得的表观基因组。”

全球三亿五千万个糖尿病病例中,大约有90%被归类为2型糖尿病。一些流行病研究和小鼠实验提醒我们,除了用环境因素解释这种高发疾病(如不良饮食习惯和缺少运动的生活方式),我们还需要注意表观遗传——父母由饮食诱发的肥胖或糖尿病易受性可能会遗传给孩子。

不过,科学家之前对此疾病现象的分析依赖于体内受精产生的后代。贝克尔解释说,这让我们难以将配子继承、表观基因决定性因素和其他可能影响后代发育的因素区分开来。例如,父方的精液是否有一定作用;怀孕期间,子宫会随饮食产生变化,这对后代发育可能也有影响。

为了避免这个问题,贝克尔的研究小组转向研究体外射精(IVF)。首先,研究者将同基因公母老鼠分为三组,连续六周分别喂养高脂肪、低脂肪、正常脂肪的食物。不出所料,被喂养高脂肪食物的老鼠开始肥胖,并且产生了严重的葡萄糖耐受问题。

接着,研究小组随机选择试验中的小鼠(并记录),将他们的体外射精精子和卵子细胞取出,并将胚胎植入代孕母鼠。这种方式排除了配子因素以外的其他亲代影响因素。

新的一代——350多只老鼠——出生后的九周内被喂养正常脂肪的食物。接下来,研究小组用高脂肪食物“挑战”所有子代小鼠,并记录下每只小鼠在接下来六周的重量,以及它们对注入葡萄糖的反应。

虽然所有的老鼠都在长胖,不过长胖多少很大程度上取决于他们亲代的饮食,这在母鼠身上表现特别明显。在这个“挑战”项目接近尾声时,“对比那些父母食用低脂肪食物的母鼠,亲代被喂养高脂肪食物的子代母鼠体重多出了20%。”健康研究中心的研究合著者皮特(Peter Huypens)说,“这个结果很惊人。”

此外,虽然小鼠都维持分泌胰岛素,母辈食用高脂肪食物的小鼠(无论公母)与其他小鼠(无论其亲代饮食如何)相比较,表现出超高的葡萄糖耐受问题。这说明卵细胞有传递胰岛素耐受性的主要功能。

诺丁汉大学的表观遗传学者赖因哈德(Reinhard Stöge)虽然没有参与这个研究,不过他称这项研究“太棒了”。目前,他提出:“最大的问题是:表观遗传的影响能持续多长时间?F2子代和F3子代的情况如何?这些表观遗传标记或者是附加信息有多稳定?

赖因哈德还表示,这项研究对于“亲代饮食能多在多长时间内影响配子变化”还不是很明确。他说,“如果让亲代老鼠肆无忌惮地使用一周高脂肪食物,效果会是一样的吗?极端地说,只吃一个芝士汉堡会对基因产生什么影响吗?”

巴尔的摩约翰霍普金斯大学医学院的安迪(Andy Feinber)发出了警示——虽然这个研究“设计很棒、控制也不错”,但若要对人体生物进行推断,研究需要涵盖更综合的遗传背景。安迪未参与此研究,他说,“概括而论‘隔代传递效果是造成人类糖尿病的主要因素’——我认为我们不能依靠单一纯系老鼠的研究就做出这样的结论。”

贝克尔表示,现在研究小组希望把注意力集中到解释“亲代一生中获得的可遗传表观基因改造”机理中去。另外,贝克尔和他的同事已经在调查配子核糖核酸转录子和甲基化组中饮食诱导的变化。

他说,“根据我们目前已有的数据,配子核糖核酸转录子和甲基化组都被亲代的饮食所影响。我们对此感到很激动。我们正在一点点剥离新达尔文主义的独断主张——他们认为后天特征不可被遗传。”

 

http://www.the-scientist.com/?articles.view/articleNo/45558/title/Obesity--Diabetes--and-Epigenetic-Inheritance/

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