Ученые выяснили, почему диета с низким содержанием белка во время беременности увеличивает риск рака простаты у потомства

Эксперименты на крысах, проведенные исследователями из Государственного университета Сан-Паулу (São Paulo State University, UNESP) в Бразилии, помогают нам понять, почему потомки женщин, которые недоедали во время беременности, как правило, сталкиваются с более высоким риском рака простаты во взрослом возрасте.

В первом исследовании, опубликованном в научном журнале Scientific Reports, ученые обнаружили изменения в экспрессии генов, которые могли быть связаны с гормональным дисбалансом, наблюдаемым у потомства крыс, и повышенным риском рака простаты.

«Недостаток белка во время беременности и лактации нарушает регуляцию молекулярных путей, участвующих в нормальном развитии простаты, что приводит к нарушению ее роста у молодых потомков. Это уже было известно. Теперь мы обнаружили, что диета с низким содержанием белка на стадии эмбриона и в первые два года после рождения изменяют экспрессию более 700 генов у потомства, включая ген ABCG1, который связан с раком простаты», — комментирует Луис Антонио Жюстулин-младший (Luis Antônio Justulin Junior), который возглавляет исследование и является профессором Института биологических наук Ботукату (Botucatu Institute of Biosciences, IBB-UNESP).

Во втором исследовании, опубликованном в журнале Molecular and Cellular Endocrinology, дерегуляция определенного типа РНК (микроРНК-206) коррелировала с увеличением уровня гормона эстрогена в раннем возрасте, выраженной чертой у потомства самок крыс, получавших диету с ограниченным содержанием белка во время беременности и лактации, а также фактором, связанным с повышенным риском рака простаты.

«Результаты еще раз показали, насколько диета и все остальное, что происходит на начальных стадиях развития, определяют траекторию здоровья и болезней потомства. Они стали ключевым вкладом в наше понимание первых 1000 дней жизни, периода, включающего беременность, грудное вскармливание и младенчество до второго дня рождения ребенка», — добавляет Жюстулин.

Пожизненное влияние

Исследования связи между здоровьем матери и развитием потомства значительно продвинулись за последние десятилетия, особенно в области, известной как причины здоровья и болезней, связанные с развитием (DOHaD). Существует множество доказательств того, что неадекватное взаимодействие генов и окружающей среды на стадии эмбриона и в первые два года после рождения может быть ключевым фактором увеличения пожизненного риска развития неинфекционных хронических заболеваний (НИХЗ), таких как рак, диабет, хронические респираторные заболевания и сердечно-сосудистые заболевания.

Согласно международному исследованию, опубликованному в 2009 году, риск рака простаты был значительно выше нормы у еврейских мужчин, подвергшихся в раннем детстве голоду и ужасам Холокоста. Изучение того, как поведенческие факторы и факторы окружающей среды, такие как недостаточное питание матери, влияют на экспрессию генов, называется эпигенетикой. Эпигенетические изменения обратимы и не меняют последовательности ДНК, вызывая мутации. Они могут изменить способ считывания организмом последовательности ДНК и изменить экспрессию генов у потомства. Новые модели экспрессии генов могут быть переданы будущим поколениям.

Исследования, проводимые в UNESP, изучали клеточные механизмы, участвующие в этом процессе, посредством экспериментов на крысах. Некоторые результаты представлены в статье, опубликованной в журнале Scientific Reports. Авторы описывают глобальный профиль экспрессии микроРНК и информационной РНК, подчеркивая молекулярные изменения, связанные с повышенным риском рака простаты. Стоит напомнить, что микроРНК модулируют экспрессию информационной РНК посредством эпигенетических механизмов и что информационная РНК играет решающую роль в синтезе белка. Таким образом, микроРНК являются важными факторами экспрессии генов.

Получив последовательности РНК и проанализировав их с помощью биоинформатики, исследователи пришли к выводу, что рак простаты у потомков, страдающих от недостаточного питания по материнской линии, и у старых крыс, подвергшихся внутриутробному ограничению белка, может быть вызван дерегуляцией miR-206 и ее гена-мишени PLG в раннем возрасте, и что эта дерегуляция, вероятно, была реакцией на аномально высокий уровень эстрогена во время беременности.

«Мы также обнаружили, что  miR-206 модулирует экспрессию рецептора эстрогена альфа (ERα), который, как полагают, связан с повышенным риском рака простаты во взрослом возрасте», — объясняет Жюстулин.

В раннем возрасте помимо различий в развитии и росте желез наблюдался гормональный дисбаланс. 

«У этих животных был более высокий уровень эстрогена, который с возрастом возрастал еще больше, в то время как уровень андрогенов падал. Этот гормональный дисбаланс связан с развитием рака простаты у людей», – сказал он.

Статья, опубликованная в научном журнале Scientific Reports, была удостоена награды на первой конференции DOHaD, проведенной в Бразилии Associação DOHaD Brasil.

Целевой ген

В статье, опубликованной в журнале Molecular and Cellular Endocrinology, группа ученых описала изменения в более чем 700 генах в простате потомства крыс, выявленные с помощью секвенирования РНК (RNA-seq), которое измеряет экспрессию нескольких генов для получения транскриптома, полного набора молекул РНК, присутствующих в клетках образца ткани.

Когда ученые и искали корреляции между результатами исследования и базой данных о раке простаты человека, они обнаружили, что ABCG1, один из измененных генов, был потенциальным «геном DOHaD», связанным с нарушениями развития простаты, которые имеют долгосрочные последствия и могут повышать риск рака.

«Мы показали, что изменения в профиле экспрессии генов могут сохраняться на протяжении всей жизни крыс, предрасполагая их к раку простаты с возрастом. Любопытно, что мы определили молекулярные маркеры, которые часто дерегулируются как у молодых, так и у старых крыс, страдающих материнским недоеданием, а также у людей с раком простаты. Данные указывают на то, что недостаточное питание матери является ключевым фактором окружающей среды в возникновении рака простаты у потомства крыс”, – заключает Жюстулин.

Авторы другого исследования утверждают, что мужчины с меланомой имеют более высокий риск развития рака простаты.