Elhízás, cukorbetegség és epigenetikus öröklődés

A betegség kockázata epigenetikusan továbbadható a petesejteken és a spermiumokon keresztül - mutatja egy egérvizsgálat.

Catherine Offord
2016. március 14

Míg a tudósok számos genetikai kockázati tényezőt azonosítottak a cukorbetegség és az elhízás szempontjából, egyesek az ivarsejtek epigenetikai változásait javasolják a betegség kockázati öröklődésének további lehetséges mechanizmusaként. Most egy németországi kutatók egérkutatása új bizonyítékokat szolgáltat ezen epigenetikus öröklődési elmélet alátámasztására, amely azt mutatja, hogy az egyébként azonos egerek különböző étrendjei meghatározhatják a petesejteken és a spermiumokon keresztüli utódok glükóz-intoleranciáját és elhízási kockázatát. A csapat eredményeit ma (március 14-én) tették közzé a Nature Genetics c.

öröklődés

"Eddig az volt a nézet, hogy a [kockázatot] mind a gének határozzák meg - ez a sors" - mondta Johannes Beckers, a tanulmány társszerzője, a Helmholtz Zentrum München munkatársa. „De eredményeink bizonyos felelősséget adnak vissza a szülőknek. Valóban lehetőségük van arra, hogy befolyásolják azt, amit az utódok örökölnek epigenómájukban. ”

Világszerte a 350 millió cukorbetegség megközelítőleg 90 százaléka a 2. típusba tartozik. A környezeti tényezők mellett.

A jelenség korábbi elemzései azonban az in vivo megtermékenyítésre támaszkodtak utódok előállításához - magyarázta Beckers, megnehezítve az ivarsejtek örökölhető, epigenetikus determinánsainak megkülönböztetését más olyan tényezőktől, amelyek befolyásolhatják az utódok fejlődését, például az apai szeminás folyadék összetételét vagy diéta okozta változások a méhben terhesség alatt.

Ennek a problémának a megkerülése érdekében Beckers csapata az in vitro megtermékenyítés (IVF) felé fordult. Először, a kutatók hím és nőstény izogén egereket tápláltak a három étrend egyikével - magas zsírtartalmú, alacsony zsírtartalmú kontroll vagy normál - hat héten keresztül. A várakozásoknak megfelelően a magas zsírtartalmú étrendet fogyasztó egereknél elhízás és súlyos glükóz-intolerancia alakult ki.

A kutatók ezután IVF-et végeztek tojás- és spermasejtekkel különböző egérpárokból, amelyeket ugyanazon vagy más étrenden tápláltak, és a kapott embriókat egészséges pótanya alá helyezték, ezáltal megszüntették az utódokra gyakorolt ​​szülői hatást a nemi ivarsejteken kívül.

A születés után kilenc hétig az új generáció - több mint 350 egérből áll - normális étrendet fogyasztott. A csapat ezután minden utódot zsíros étrenddel "kihívott", és rögzítette az állatok súlyát a következő hat hétben, valamint az állatok reakcióit az injekciózott glükózra.

Míg minden egér elhízott, a súlygyarapodás erősen függ a szülői étrendtől, különösen a nőstény utódok körében. A kihívás végére „magas zsírtartalmú étrendet folytató két szülő női utódjai 20 százalékkal nehezebbek voltak, mint mindkét szülőnél [kontroll] étrend mellett” - mondta Peter Huypens, a tanulmány társszerzője, a Helmholtz Zentrum munkatársa. "Csodálatos volt."

Sőt, az inzulintermelés fenntartása ellenére a magas zsírtartalmú étrendet fogyasztó anyák hím és női utódai szignifikánsan magasabb glükóz-intoleranciát mutattak, mint a kohorsz többi tagja, függetlenül az apai étrendtől, ami elsősorban az inzulinrezisztencia petesejt-átvitelét jelzi.

A Nottinghami Egyetem epigenetikusa, Reinhard Stöger, aki nem vett részt a vizsgálatban, „lenyűgözőnek” nevezte az eredményeket. Most azt mondta: „a nagy kérdés: meddig tartanak ezek a hatások? Az F2 generáció? Az F3 generáció? Mennyire stabilak ezek az epigenetikai jelek, vagy további információk?

Stöger hozzátette, hogy továbbra sem világos, hogy a szülői étrend milyen gyorsan hajtotta végre az ivarsejtek változását. „Ha egy hétig [magas zsírtartalmú étrendnek teszi ki a szülőket], ugyanazt a hatást látná? A legvégső esetben számítana, ha csak egy sajtburgert eszel?

Andy Feinberg, a baltimore-i John Hopkins Egyetem Orvostudományi Karának figyelmeztetése szerint bár a tanulmány „nagyon jól megtervezett és jól kontrollált” volt, az emberi biológia extrapolálásához további, összetettebb genetikai hátterű kutatásokra lenne szükség. "Általánosságban elmondható, hogy ez a transzgenerációs hatás az emberi cukorbetegség egyik fő tényezője - nem hiszem, hogy egyetlen beltenyésztett egeretörzsből levonhatnánk ilyen következtetést" - mondta Feinberg, aki nem vett részt a kutatásban.

A csapat egyelőre reménykedik abban, hogy a szülők életében megszerzett örökletes epigenetikai módosításokat figyelembe vevő mechanizmusokat alkalmazza - mondta Beckers, hozzátéve, hogy kollégáival már vizsgálják az ivarsejtek által kiváltott változásokat az ivarsejtek RNS-átirataiban és metilómáiban.

"Az eddig rendelkezésünkre álló adatok azt mutatják, hogy úgy tűnik, hogy mindkettejüket befolyásolja a szülői étrend" - mondta. „Ez nagyon izgat minket. Kicsit elcsípjük [ezt] a neo-darwinizmus dogmáját, amely szerint a megszerzett tulajdonságokat nem lehet örökölni. "

P. Huypens és mtsai: „A diéta által kiváltott elhízás és inzulinrezisztencia epigenetikus csíravonalának öröklése”, Nature Genetics, doi: 10.1038/ng.3527, 2016.