Когда родители потребляют пищу с низким содержанием белка или жира, это может привести к нарушению обмена веществ у будущих детей. Международное исследования во главе с учеными из Института физико-химических исследований (RIKEN) позволило определить ключевого игрока и молекулярные события, лежащие в основе этого явления у мышей. Результаты исследования опубликованы в журнале Molecular Cell.
Актуальность проблемы
Экспериментальные данные указывают на то, что факторы окружающей среды родителей играют роль в перепрограммировании здоровья потомков на протяжении всей жизни. В частности, известно, что низкокалорийное питание родителей связано с нарушениями обмена веществ у детей и даже приводит к диабету.
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 были неизвестны.
Результаты научного исследования
Ученые под руководством Кейсуке Йошида (Keisuke Yoshida) и Шунсукэ Исии (Shunsuke Ishii), поставив эксперименты на мышиной модели, обнаружили, что белок под названием ATF7 важен от поколения к поколению. ATF7 является фактором транскрипции и регулирует, когда гены включаются и выключаются.
Исследователи кормили самцов и самок мышей обычным рационом питания и низкобелковым. Ученые 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 генно-инженерных мышей-самцов, у которых не было одной копии гена ATF7, экспрессия гена у потомства не отличалась от экспрессии у потомства, родители которых потребляли обычную пищу.
Этот результат означает, что рацион питания самцов может влиять на здоровье будущих детей. Поскольку самцы мышей не могут повлиять на потомство у беременных самок, исследователи пришли к выводу, что наиболее вероятным сценарием было то, что эпигенетические изменения произошли в сперме самца до зачатия и что ATF7 выполняет критическую функцию в этом процессе.
Основываясь на этой логике, ученые исследовали и нашли гены в сперматозоидах, которые контролируются ATF7, включая гены для метаболизма жиров в печени и производства холестерина. Эксперименты показали, что когда будущие отцы находились на низкобелковой диете, ATF7 ослабевал 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 стало то, что эпигенетические изменения, вызванные отцовской низкобелковой диетой, сохраняются в зрелой сперме во время сперматогенеза и передаются следующему поколению», — резюмировал Исии.
«Мы надеемся, что люди будут уделять больше внимания своему рациону питания при планировании следующего поколения. Наши результаты показывают, что диеты с большим количеством белка и меньшим количеством жира полезны не только для собственного тела, но также для спермы и здоровья потенциальных детей».
Авторы другого исследования установили, что низкобелковая диета помогает снизить риск сердечно-сосудистых заболеваний.
Врач кардиолог, терапевт, врач функциональной диагностики АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург), редактор и автор статей
