Ученые выяснили, как пища с высоким содержанием жиров влияет на наследование сердечной недостаточности

Ученые выяснили, что эпигенетические изменения, или молекулярные метки, которые модифицируют нашу ДНК, могут привести к наследованию негативные последствия по причине неправильного питания.

Ученые из Стэнфордского Института медицинских открытий Бернхэма Пребиса (Sanford Burnham Prebys Medical Discovery Institute) определили эпигенетический маркер и два гена, которые вызвали сердечную недостаточность у потомства  плодовых мух.

Эти результаты помогают объяснить, как наследственная сердечная недостаточность, связанная с неправильным питанием, наследуется. Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.

Актуальность проблемы

Эпидемия ожирения, как последствие употребления жирной пищи, вызывает рост сердечной недостаточности. В настоящее время, по данным Американской ассоциации кардиологов (American Heart Association), в Соединенных Штатах более 6 миллионов человек страдают сердечной недостаточностью. По прогнозам, в 2030 году их число возрастет до 8 миллионов. Больше подвержены риску люди старше 65 лет.

«Наши результаты показывают механизм наследования сердечной недостаточности, при употреблении пищи с высоким содержанием жиров. Мы также обнаружили эпигенетический фактор и генетические мишени, которые можно было бы изучить, чтобы защитить людей от последствий неправильного питания», — говорит Рольф Бодмер (Rolf Bodmer).

Материалы и методы исследования

Плодовые мухи предлагают привлекательную альтернативу генетикам. 80% генов, вызывающих болезни у людей, также обнаруживаются у мух. Кроме того, их трубчатое сердце состоит только из 80 сердечных клеток, называемых кардиомиоцитами (у людей эта трубка складывается из четырех камер).

Их сходство с людьми, простота и короткий жизненный цикл (новое поколение рождается каждые пятнадцать дней) делают плодовых мух отличной моделью для изучения генов.

В ходе исследования ученые кормили плодовых мушек пищей, богатой кокосовым маслом в течение пяти дней. Эти мухи приобрели избыточный вес и признаки, которые имитируют липотоксическую кардиомиопатию человека (накопление жира в клетках сердца), которая приводит к сердечной недостаточности, включая аритмию и ослабленные сокращения сердца. У их потомства также наблюдалась сердечная недостаточность, несмотря на то, что они питались обычной пищей.

Результаты научной работы

Сравнивая поколения мух, рожденных от родителей, которые придерживались нормального рациона, ученые определили наследственный эпигенетический маркер, называемый триметилирование гистона НЗ по лизину 27 (H3K27me3). Снижение уровня этой эпигенетической метки у плодовой мухи защитило два последующих поколения от сердечной дисфункции.

Исследователи также определили два гена, участвующих в метаболизме, которые были «отвергнуты» в следующих двух поколениях мух, называемых bmm и PGC-1. Ускорение метаболизма мух за счет избыточной экспрессии этих генов также защитило сердца потомства мух, которые питались жирной пищей. Эта защита продолжалась, даже если последующее поколение кормили кокосовым маслом.

Выводы

Это исследование предоставляет результаты доказательства концепции, необходимые ученым для дальнейших исследований.

«Далее мы хотим определить, как и когда эти генетические и эпигенетические изменения наследуются, и в какой степени они возникают от матери или отца», — говорит Бодмер.

Исследование развития плодовой мухи на всех этапах, от яйцеклетки до зародыша и до взрослой жизни, позволит определить, каковы унаследованные первичные изменения и в какой момент эти изменения применяются, чтобы вызвать метаболический дисбаланс и липотоксическую кардиомиопатию.

Авторы другого исследования обнаружили, взаимосвязь между жировой дистрофией печени и сердечной недостаточностью у тучных людей.