Az alacsony fehérjetartalmú étrend megváltoztatja a későbbi utódok spermáját és egészségét

A szülők alacsony fehérjetartalmú vagy magas zsírtartalmú étrendet fogyasztanak, ami anyagcserezavarokhoz vezethet felnőtt utódaiknál. A RIKEN Cloth for Pioneering Research (CPR) kutatói által vezetett nemzetközi csoport most meghatározta az egerek kulcsszereplőjét és molekuláris eseményeit.

Az egészség és a betegség fejlődési eredete egy olyan gondolatmenet, amely arra összpontosít, hogy a prenatális tényezők, mint például a stressz és az étrend hogyan befolyásolják a betegségek kialakulását, amikor a gyermekek felnőttek. A kísérleti bizonyítékok azt mutatják, hogy a szülőket érintő környezeti tényezők szerepet játszanak utódaik egészségének egész életük során történő átprogramozásában. Különösen ismert, hogy a szülő alacsony fehérjetartalmú étrendje gyermekeik anyagcserezavaraihoz, például cukorbetegséghez kapcsolódik.

Úgy gondolják, hogy ezt a jelenséget az epigenetika szabályozza - örökletes változások, amelyek során a géneket be- és kikapcsolják anélkül, hogy az egyén DNS-ét valóban megváltoztatnák. Ennek a folyamatnak a részletei azonban eddig nem voltak ismertek. A Molecular Cellben megjelent tanulmányukban Keisuke Yoshida és Shunsuke Ishii, a RIKEN CPR által vezetett csoport egérmodellben foglalkozott ezzel a kérdéssel, és felfedezte, hogy az ATF7 nevű fehérje elengedhetetlen az intergenerációs hatáshoz. Az ATF7 transzkripciós faktor, vagyis szabályozza a gének be- és kikapcsolását.

A kutatók hím és nőstény egereket tápláltak normál étrenddel vagy alacsony fehérjetartalmú étrenddel, majd megengedték párzásukat. Összehasonlították a génexpressziót - mely géneket kapcsolták be - olyan hím egerek felnőtt utódaiban, akik két különböző étrenden voltak, és megállapították, hogy a expresszió a májban lévő gének százaiban különbözik, amelyek közül sok részt vesz a koleszterin anyagcserében. Amikor azonban genetikailag módosított hím egereket használtak, amelyekből hiányzott az ATF7 gén egyetlen példánya, az utódokban a génexpresszió nem különbözött azoktól az utódoktól, amelyek szülei normális étrendet fogyasztottak.

Ez az eredmény azt jelenti, hogy a hím egér étrendje befolyásolhatja a leendő gyermekek egészségét. Mivel a hím egerek nem befolyásolhatják a vemhes nőstények utódait, a kutatók arra a következtetésre jutottak, hogy a legvalószínűbb forgatókönyv az volt, hogy az epigenetikus változások a hím spermájában következtek be a fogantatás előtt, és hogy az ATF7 kritikus funkciót tölt be ebben a folyamatban.

Rajzfilm illusztráció a főbb megállapításokról. Amikor a hím egerek alacsony fehérjetartalmú étrendet fogyasztottak, epigenetikai változások következtek be a spermiumokban a felszabadult ATF7 következtében. A rendesen kikapcsolt, bekapcsolódó gének. Ezeket a változásokat a megtermékenyítéskor felvették az embrióba. Amikor az utód egerek felnőttkorukba léptek, olyan anyagcsereproblémáik voltak, amelyek nem voltak jelen az egerek utódainál, akiket rendszeres mennyiségű fehérjével etettek.

Ezen logika alapján a csapat az ATF7 által szabályozott spermasejtekben keresett és talált géneket, beleértve a májban a zsíranyagcserét és a koleszterintermelést. A kísérletekből kiderült, hogy amikor a leendő apák alacsony zsírtartalmú étrendet fogyasztottak, az ATF7 laza volt, és már nem kötődött ezekhez a génekhez. Ez viszont csökkentette a hisztonfehérjék egy bizonyos módosítását, amelynek nettó hatása az volt, hogy ezek a spermasejt-gének bekapcsolódtak, nem pedig a szokásos kikapcsolási helyzet. "A legmeglepőbb és legizgalmasabb felfedezés az volt, hogy az apai alacsony fehérjetartalmú étrend által kiváltott epigenetikus változás az érett spermiumokban fennmarad a spermatogenezis során, és továbbterjed a következő generációra" - mondja Ishii.

Egérmodell segítségével ez a tanulmány segít megmagyarázni az egészség és a betegség fejlődési eredetének alapjául szolgáló molekuláris részleteket, valamint azokat a táplálkozási feltételeket, amelyek a gyermekek életmóddal összefüggő betegségekhez, például cukorbetegséghez vezethetnek. Ezenkívül lehetővé kell tenni a metabolikus változások előrejelzését a következő generációban az apai spermasejtek azonosított génjeinek epigenetikai változásainak mérésével. „Reméljük, hogy az emberek, különösen azok, akiknek választása szerint rosszul táplálkoznak, jobban figyelnek majd étrendjükre, amikor a következő generációra terveznek. Eredményeink azt mutatják, hogy a több fehérjét és kevesebb zsírt tartalmazó étrend nemcsak mindenki saját testének, hanem a spermiumoknak és a potenciális gyermekek egészségének is egészségesebb. " ✅