Конфіденційність та файли cookie

Цей сайт використовує файли cookie. Продовжуючи, ви погоджуєтесь на їх використання. Отримати більше інформації; наприклад, про те, як керувати файлами cookie.

дієта

Як ми знаємо, звички вагітної жінки впливають на здоров’я її дитини, проте вплив, який це може мати на здоров’я майбутніх поколінь, дивує. Дослідження трагічних подій в історії людства, таких як голод у Голландії, з'ясували взаємозв'язок між харчуванням та особливостями, успадкованими від дітей. Так само існують історичні та медичні записи, які пов'язують харчування бабусь і дідусів із тривалістю життя та здоров'ям онуків. Пояснити це явище можна шляхом епігенетики - розділу біології, який враховує фактори навколишнього середовища у розвитку організму.

Зимовий голод у західній Голландії розпочався в грудні 1944 року, за кілька місяців до закінчення Другої світової війни. Продовольче забезпечення в окупованих німцями регіонах стало дуже обмеженим через блокування наземного транспорту вантажів між Амстердамом та іншими сусідніми містами. У той же час погода була дуже суворою, а сільськогосподарські поля були зруйновані війною. Харчові пайки на день становили менше 500 калорій, менше чверті рекомендованих до вживання до звільнення міста в травні 1945 року (рис. 1). До цієї дати 18 тисяч людей померли від голоду [1]

Ця подія має велике значення, оскільки вона використовується як приклад кількома дослідниками для виявлення ефекту пренатального недоїдання у людей. Крім того, він характеризується тим, що голод був накладений на раніше сите населення, тим самим обмежуючи початок недоїдання серед населення.

Діти, зачаті під час цього голодомору, були меншими, з вагою та проблемами зі здоров'ям, які тривали і до зрілого віку, порівняно з їхніми братами та сестрами, народженими до або після голоду [2]. Звичайно, ці характеристики відповідають харчуванню її матері і не дивно. Що дивовижно, але коли ці діти виросли, хоча війна закінчилася і вони поліпшили своє харчування, вони, у свою чергу, дали менших дітей. Серед наслідків, пов'язаних з пренатальним впливом голоду в Нідерландах, є: низька вага при народженні, діабет, ожиріння, ішемічна хвороба серця, і принаймні одна група аналізованих також мала дітей молодшого віку [3].

Цей факт дуже важливий, оскільки передбачає, що дієта вагітної жінки вплине на здоров’я не тільки її сина, а й передасться онуку та можливим майбутнім поколінням.

Інший подібний випадок повідомляється про голод Біафрана в Нігерії (1968-1970). Діти, народжені на той час, були схильні до розвитку гіпертонії, ожиріння та діабету 2 типу [4]. Цілком можливо, що цей період обмеження поживних речовин під час гестації спонукає плід економити енергію протягом усього життя, що стає проблемою, коли калорій більше не вистачає, а діти мають достатню кількість їжі, що може спровокувати ожиріння.

З іншого боку, у Великому китайському голодоморі (1958–1961), спричиненому безгосподарним управлінням його керівником Мао Цзедуном та суворою погодою, пренатальний вплив цього періоду дефіциту їжі збільшував ризик шизофренії у дітей [1].

До всього вищесказаного, який механізм дозволяє екстремальним явищам у харчуванні матері впливати не лише на її дітей, а й на наступні покоління? Чи це тип знаку в генетичній інформації особин, який дозволяє нагадувати своєму потомству про екологічну ситуацію, в якій вони розвивались? Чи бере участь лише годування з материнського шляху? Відповідь на ці питання знайдено у дослідженні епігенетики.

Що таке епігенетика?

Традиційна точка зору на еволюцію полягає в тому, що наша ДНК несе всю нашу спадкову інформацію. Ця інформація присутня в яйцеклітині нашої матері та в спермі батька, які злиті разом утворюють особину. Ми віримо, що коли ми народимося, ця інформація є фіксованою, і ми будемо передавати її без змін своїм дітям. Однак в останні роки з’явилася нова концепція щодо впливу різних факторів, що впливають на гени, які передаються у спадок. Протягом нашого існування ми зазнаємо впливу різних факторів навколишнього середовища, таких як: сонячне випромінювання, різні хімічні речовини, стрес і навіть тип дієти, що модифікує інформацію, яка буде передаватися нашим нащадкам поколіннями, у вигляді "міток" у ДНК . Ця передана інформація функціонує як “нагадування” для дітей про вплив навколишнього середовища, на яке впливали батьки. Це одна з основ епігенетики (від грецької епі, в або далі та генетика, поза генетикою).

Тоді епігенетика стосується змін у експресії генів, тобто активний чи ні ген, без залучення змін до послідовності ДНК (генотипу). Іншими словами, це зміни, що відбуваються в характеристиках або спостережуваних ознаках організму (фенотипі) без зміни генотипу [5].

Епігенетичні зміни відбуваються нормально в організмі і проявляються в диференціації клітин за всіма існуючими варіантами: клітинами шкіри, мозку, печінки тощо. Усі ці клітини мають однакову генетичну інформацію, настільки, що організм можна було клонувати з будь-якої соматичної клітини нашого тіла, однак врешті-решт функція кожного типу клітин сильно відрізняється.

Простий спосіб показати епігенетичні зміни - це дослідження монозиготних близнюків, які вважаються генетично ідентичними. Ці дослідження проводяться для оцінки впливу навколишнього середовища на розвиток певних захворювань та того, як епігенетика може вплинути на зміни, що відбуваються у фенотипі близнюків [6]. На початку обидві немовляти мають спільне середовище, в якому вони розвиваються, тому вони потрапляють в однакові умови. Однак, коли близнюки підростають, умови, яким вони піддаються, змінюються: забруднення, тип харчування, куріння, фізична активність тощо. З цієї причини, навіть якщо близнюки мають однакову генетичну інформацію, може бути, що у одного з них розвивається таке захворювання, як рак або діабет, а у іншого немає.

Спосіб пояснення епігенетики полягає в уявленні, що вся генетична інформація людини - це букви книги. Самі по собі ці букви не мають узгодженості, а значення цих букв мають значення: пробіли, розділові знаки, знаки питання, знаки оклику тощо, що відповідають епігенетиці. Букви представлятимуть нашу ДНК, яка містить усі необхідні інструкції для побудови частин нашого тіла. Однією з особливостей ДНК є те, що вона вимірює приблизно два метри лінійно, і для того, щоб потрапити в крихітну клітину, вона повинна бути скручена, і це досягається завдяки білкам, які називаються гістонами, які функціонують як золотники (рис. 2).

Рис.2. Спосіб, яким ДНК обвиває гістони (жовті кола), щоб потрапити в клітину. Останній рівень ущільнення - хромосома. Взято з: http://explosion-del-saber-para-entretener.blogspot.mx/2012/06/adn-posee-cuatro-estructuras.html

З іншого боку, деякі зміни, що мають сенс для нашої генетичної інформації, які в наведеному вище прикладі відповідають розділовим знакам, є хімічними речовинами, які зв’язуються з гістонами або з самою ДНК. Однією з цих хімічних речовин є метильна група - сполука, що складається з одного вуглецю та трьох атомів водню, і її можна отримувати з раціону в таких поживних речовинах, як фолієва кислота або вітаміни групи В. Ці метильні групи працюють як мітки, що накопичуються під час нашого ембріонального розвитку і протягом нашого життя змінюючи експресію нашого гена, і це навіть може передаватися у спадок [7]. Коли метильні групи приєднуються до гістонів, вони призводять до ущільнення ДНК, цей процес називається метилуванням, і це допомагає, як правило, приглушити ген, тобто конкретний білок не виробляється або виробляється в меншій пропорції (рис.3). Метилювання також відбувається безпосередньо в ДНК, що дозволяє вимкнути функцію гена і, отже, продукувати деякий білок.

Рис.3 На зображенні вище показано, як метильні групи пакують ДНК навколо гістонів, що спричиняє неактивність генів. На панелі нижче показано протилежне: група сполук, названих ацетилом, робить ДНК більш пухкою, що сприяє її доступності для подальшого виробництва білка.

Дослідження на мишах показали, наскільки дієта матері важлива для епігенетики її нащадків. У всіх ссавців є ген, який називається агуті, коли цей ген не має метильних груп (деметильованих), це викликає у мишей жовте хутро, вони страждають ожирінням і схильні до діабету та раку. Коли ген метильований (таким він повинен виглядати у звичайної миші), миші мають коричневий колір і мають менший ризик цих захворювань (рис.4). Обидві миші генетично однакові, вони відрізняються лише тим знаком у своїй ДНК, тобто за наявністю метильної групи. Щоб запобігти цим проблемам зі здоров’ям, раціон матері повинен бути багатий на метильні групи, які отримують з фолатів або холіну [7].

Рис.4. У миші ліворуч є деметильований ген auguti, через який колір шерсті є жовтим, крім того, що він представляє різні захворювання. Зі зміною раціону, підвищенням рівня фолієвої кислоти та холіну ця миша може народити здорову мишу (праворуч), чітко спостерігається зміна кольору її шерсті. Взято з http://discovermagazine.com/2006/nov/cover

Повертаючись до прикладу дітей, зачатих під час голодомору в Голландії, дослідницька група Колумбійського університету дослідила ДНК 60 цих осіб через шість десятиліть після їх народження. Вони порівнювали людей, які зазнали голоду протягом перших місяців ембріонального розвитку, зі своїми братами та сестрами тієї ж статі. Вчені спеціально проаналізували ген інсуліну фактора росту типу II (IGF2), який відповідає за утворення необхідного гормону росту під час вагітності. Вони виявили, що цей ген мав низький рівень метилювання у дітей, що страждають від голоду, порівняно з геном IGF2 у їхніх братів і сестер. Зменшуючи метилювання, цей гормон буде більше експресуватися. Хоча ця характеристика не пов'язана з масою тіла, можливо, вона пов'язана з такими захворюваннями, як цукровий діабет та деякі види раку [3].

Це також впливає на те, що їсть тато

Слід підкреслити, що екстремальні дієти впливають не тільки на здоров’я дітей, але й те, що певні речовини необхідні під час вагітності. Наприклад, фолієва кислота запобігає вадам розвитку немовлят, тому її лікарі призначають вагітним жінкам. Цікавим фактом є те, що матері не тільки важливо приймати всередину фолієву кислоту, але наукові дослідження показують, що дієта батьків може також впливати на здоров’я їхніх дітей. Спосіб передачі цієї інформації відбувається через сперму.

У дослідженні, проведеному на мишах-самцях, порівнювали вплив фолієвої кислоти, що міститься у двох типах дієт: одна, багата фолієвою кислотою, та одна, яка не має цих. У нащадків самців з дієтою, дефіцитною фолієвою кислотою, спостерігалися вроджені вади розвитку, такі як вади розвитку черепа і скелетних м'язів, інакше у нащадків самців, які харчувались цим поживним речовиною. Хоча дослідження проводилось на мишах, його можна екстраполювати на людей [8].

Інший дуже цікавий випадок - це дослідження, яке пов'язує годування бабусь і дідусів по батькові з тривалістю життя їхніх онуків у громаді Överkalix у Швеції. Для цієї громади характерний детальний запис народжень, смертей та умов життя мешканців. Дослідження базувалося на відстеженні людей, народжених у 1905 році, які були класифіковані за наявністю їжі від батьків та дідусів та бабусь (використовуючи історичні дані про врожаї та ціни на продовольство). Цікаво, що було встановлено, що кількість їжі, яку з'їдав дідусь по батькові у віці 9-12 років, впливало на тривалість життя його онуків: відсутність їжі була пов'язана з більшою тривалістю життя, інакше рясним харчуванням була пов’язана з короткою тривалістю життя. У випадку, якщо дідусь відчував помірну доступність їжі протягом дитинства, вони не спостерігали жодних змін у виживанні його онуків [9].

Національний контекст

У нашій країні епігенетичних досліджень серед населення недостатньо, прикладом є те, що проводилося в Терцера-Чика-Сан-Луїс-Потосі, щодо впливу токсинів, що утворюються в результаті неформального виробництва цегли, пов’язаних із раком та ураженням органів [10].

Подібним чином, деякими дослідниками, які займаються вивченням епігенетики, є: д-р Фелікс Ресільяс Тарга, дослідник відділу молекулярної генетики Інституту фізіології УНАМ, який займається розумінням епігенетичних механізмів при раку та інших захворюваннях, таких як таласемія. . Доктор Рауль Альварес Венегас з лабораторії хроматину та епігенетики CINVESTAV Irapuato, який займається епігенетичною регуляцією у рослин та їх реакцією на патогени. Доктор Гертруд Лунд з лабораторії епігенетики, а також з CINVESTAV Irapuato, яка вивчає метилювання ДНК при розвитку насіння кукурудзи та атеросклерозі. Доктор Вільма Араселі Мальдонадо Лагунас з INMEGEN зосереджує увагу, зокрема, на епігенетиці раку молочної залози, діабету та ожиріння.

Висновки

Ми дали короткий нарис того, як навколишнє середовище, зокрема їжа, впливає на розвиток особин, і що, крім того, цей вплив навколишнього середовища може успадковуватися наступним поколінням через епігенетичні знаки в їх генетичній інформації. Тепер ми можемо зрозуміти вислів, який диктує: ми - те, що їли наші батьки та бабусі та дідусі.

Довідкові джерела

[1] Ахмед Ф. "Казки про напасті". Природа, вип. 468, pp. S20, грудень 2010 р

[2] Lumey L. 1992. "Зниження ваги народжених у немовлят після внутрішньоутробного впливу голландського голодомору 1944-1945 років". Дитяча перинатальна епідеміологія 6 (2): 240-53.

[3] Heijimans B., Tobi E., Stein A., Putter H., Blauw G., Susser E., Slagboom E., and Lumey L. 2008. "Стійкі епігенетичні відмінності, пов'язані з пренатальним впливом голоду у людей" . PNAS, том 105 с. 17046–17049, вересень 2008 р.

[4] Roseboom T., Painter R., Van Abeelen A., Veenendaal M і de Rooij S. Огляд “Голодний в утробі матері: які наслідки? Уроки голландського голоду ”Maturitas, vol. 70, стор. 141– 145, червень 2011 р.

[18 грудня 2014 р.]

[6] Fraga M. Ballestar E., Paz M., Ropero S., Setien F., Ballestar M., Heine-Sunñer D., Cigudosa J., Urioste M., Benitez J., Boix-Chornet M., Санчес А. Лінг К., Карлссон Е., Поульсен П., Вааг А., Стефан З., Спектор Т., Ву Ю., Пласс С та Естеллер М. "Епігенетичні відмінності виникають протягом життя монозиготних близнюків". PNAS, вип. 102, с. 10604–10609, липень 2008 р.

[7] Харчування та епігеном. Навчальний центр з генетичних наук. Генетика. Доступно за адресою: http://learn.genetics.utah.edu/content/epigenetics/nutrition/

[7 грудня 2014 р.]

[8] Lambrot R, Xu C., Saint-Phar S., Chountalos G., Cohen T., Paquet M., Suderman M., Hallett M., and Kimmins S. “Низький вміст фолієвої фолієвої кислоти по батькові змінює епігеном сперми миші і пов’язане з негативними наслідками вагітності ”. Nature Communications, вип. 4, стор. 1-13, грудень 2013.

[9] Бигрен Л., Кааті Г. та Едвінссон С. "Довголіття визначається харчуванням предків по батькові протягом періоду їх повільного зростання". Acta Biotheoretica, вип. 49, с. 53-59, листопад 2001 р.

[10] Alegría J., Barretta F., Batres L., Carrizales L., Pérez I., Baccarelli A. and Bertazzi P. "Епігенетичні маркери впливу поліциклічних ароматичних вуглеводнів у мексиканських цегелярах: Пілотне дослідження". Хемосфера, вип. 91, стор. 475-480, січень 2013 р.

Глосарій

ДНК. Дезоксирибонуклеїнова кислота, молекула всередині клітини, яка несе генетичну інформацію, яка передається від одного покоління до іншого.

Соматична клітина. Всі клітини тіла, крім репродуктивних клітин: сперма та яйцеклітина.

Пагорб. Основна поживна речовина, згрупована за вітамінами групи В

Ген. Основна одиниця спадщини передається від батьків до дітей. Гени - це сегменти ДНК. Багато генів містять інформацію про утворення певного білка.