Nature遺傳學:不良飲食習慣禍延子孫
日期:2016-03-16 08:53:56
近年來越來越多的證據(jù)表明,特定的獲得性性狀可以遺傳給下一代。不過,獲得性性狀的遺傳仍然存在爭議,因為人們還不了解這一現(xiàn)象背后的確切分子機制。
表觀遺傳學修飾能在不改變DNA序列的情況下調(diào)控基因的表達。三月十四日的三月十四日Nature Genetics雜志發(fā)表的一項研究證實,父母的行為會通過表觀遺傳影響孩子的健康。科學家們發(fā)現(xiàn),雖然不良飲食習慣沒有引入基因突變,但它的健康影響能通過卵子和精子延續(xù)到下一代。
德國科學家Peter Huypens及其同事將遺傳背景相同的小鼠分為三組,在六周時間內(nèi)給它們分別提供高脂、低脂和正常膳食。高脂飲食的小鼠越來越胖,并且表現(xiàn)出葡萄糖耐受不良(二型糖尿病的早期表現(xiàn))。
研究人員收集這些小鼠的卵子和精子進行體外授精(IVF),并將IVF胚胎移植到健康母鼠體內(nèi)。他們通過這種方式排除了包括微生物組在內(nèi)的各種混淆因素,IVF小鼠表現(xiàn)出的性狀或行為只可能來自于卵子和精子。
研究人員在IVF小鼠成年后為其提供高脂飲食。他們發(fā)現(xiàn),父母都胖的小鼠更容易增重和葡萄糖耐受不良,父母都瘦的小鼠體重增加得最少。也就是說,父母不良飲食的健康影響是可以疊加的。
這項研究顯示,IVF小鼠之間還存在性別差異。在父母肥胖的情況下,雌性IVF小鼠更容易增重,而雄性IVF小鼠更容易葡萄糖耐受不良。此外,與父親的飲食習慣相比,母親的飲食習慣對孩子的代謝影響更大。此前的一些人類流行病研究也發(fā)現(xiàn)了類似的現(xiàn)象。
那么,這些性狀究竟是如何傳遞下去的呢?目前人們提出的表觀遺傳機制主要有兩個:DNA甲基化和microRNA。研究人員發(fā)現(xiàn),肥胖小鼠和健康小鼠的甲基化模式和RNA轉(zhuǎn)錄本的確存在差異,但還不清楚這些差異是否就是IVF后代受到影響的原因。
自然界所有父母們都能將自己的DNA留給后代,然而父母對孩子的影響遠遠不止于此,比如表觀遺傳、妊娠和分娩、母乳喂養(yǎng)以及育兒過程。正是這些超越基因的饋贈讓孩子們得以健康成長,應對這個世界上的各種挑戰(zhàn)。Science雜志之前推出的育兒特刊通過一系列文章向人們指出,養(yǎng)孩子已經(jīng)不只是為孩子提供食物、住所、保護和教育,廣義上的育兒實際上從受孕之前就已經(jīng)開始。
2014年中科院孫青原研究組曾在PNAS雜志上發(fā)表文章指出,父親的糖尿病前期癥狀影響了后代的表觀遺傳學修飾,這樣的影響能遺傳好幾代。研究人員構(gòu)建了不涉及基因的小鼠糖尿病前期模型。他們發(fā)現(xiàn),父本的前期糖尿病會通過精子的表觀遺傳學改變,提高后代對糖尿病的敏感性。如果小鼠具有糖尿病前期的癥狀,其后代會出現(xiàn)葡萄糖耐受不良和胰島素抵抗。這項研究不僅為獲得性性狀的遺傳提供了分子基礎(chǔ),還揭示了肥胖癥、二型糖尿病和其他慢性代謝疾病如此普遍的原因。
2015年Science雜志發(fā)表的兩篇文章表明,父親的飲食會改變精子的RNA,進而影響后代的基因調(diào)控。近年來人們逐漸意識到,男性能通過多種途徑對自己的后代產(chǎn)生影響,比如精子表觀基因組、微生物組轉(zhuǎn)移和精液信號傳導。這兩項研究相輔相成地展示了父親飲食對精子RNA的重要影響,這種影響能改變后代的基因調(diào)控,引起相應的代謝紊亂。
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