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Nature子刊:被遗漏的母亲责任,不良饮食通过”卵子“表观遗传学影响后代

2016/03/17 来源:生物探索
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导读
研究人员发现不良饮食通过卵子和精子细胞影响后代的健康,该过程不涉及DNA突变,相关结果于3月14日发表于《Nature Genetics》杂志上。虽然曾有研究表明精子携带“表观遗传”因子,但本次研究首次在卵子细胞中观察到此效应。


研究人员发现不良饮食通过卵子和精子细胞影响后代的健康,该过程不涉及DNA突变。相关结果于3月14日发表于《Nature Genetics》杂志上,为有机体生命的非遗传性状提供最强有力的证据。虽然曾有研究表明精子携带“表观遗传”因子,但本次研究首次在卵子细胞中观察到此效应。

研究人员曾假设,父母的生活方式和行为选择可通过表观遗传学影响后代的健康,染色体中DNA或蛋白质的化学修饰影响了基因的表达,但不改变基因序列本身,然而这种变化是否具有遗传性仍具有争议。

曾有建议表明父母的饮食习惯可能会改变后代肥胖及患糖尿病的风险,然而很难证明怀孕期间或后代幼期父母的不良行为是后代健康的罪魁祸首,而不是孕前的表观遗传学变化。

为了解开这个谜团,德国环境与健康研究中心内分泌学家Peter Huypens及其同事给基因型相同的小鼠以三种不同的饮食——高脂肪、低脂肪和标准饮食,周期为6周。正如研究人员所料,给以高脂肪饮食的小鼠变得肥胖,并出现糖耐量受损——2型糖尿病的早期迹象。

随后研究人员将三组不同饮食小鼠的精子及卵子取出,并进行体外受精,将所得胚胎植入健康的雌性小鼠体内。研究人员认为后代中所观察到的物理特征和行为,只能通过卵子和精子细胞遗传。之前的研究(不涉及体外受精)曾证明表观遗传学通过父亲传递给后代,但并没有排除在发育及护理过程中母亲对后代的影响。未参与该研究的伦敦国王学院流行病学家Tim Spector说,“本次研究设计意味着之前的研究可能将一些混淆因子如母体结合、喂养和微生物排除。”


研究人员随后给后代成年小鼠喂养高脂肪食物,结果发现肥胖小鼠的后代食用高脂肪饮食后体重更容易增加,并出现糖耐受量受损,这种现象在双亲肥胖的小鼠身上更为明显。未参与该研究的哥本哈根大学分子生物学家Romain Barrès说,“该研究很好的表明高脂肪饮食双亲小鼠后代代谢改变更加重要。”

性别差异

更新颖的是,作者还报道了后代性别不同,所受的影响也不同:若双亲肥胖,雌性后代更容易体重增加,而雄性后代更容易出现葡萄糖耐受不良。母亲的饮食对后代新陈代谢的影响力大于父亲。 Huypens表示,这是有趣的现象,在其他人类流行病学研究中也出现过类似的现象。

然而,瑞士苏黎世大学Isabelle Mansuy认为性别的差异令人感到不安。她指出,“体外受精过程涉及刺激雌性激素,改变了卵子的新陈代谢,这可能改变了肥胖女性卵子对后代的影响,至少在某种上程度上出现这种效应。”同时她还指出,双亲肥胖的小鼠在食用高脂肪食物后体重增加,但研究人员并没有测试在正常情况下这些小鼠体重是否增加。

如果该试验结果可重复,那么下一个问题就是这些特性如何从父母传到后代。表观遗传学提出了影响基因表达的两个主要机制,一个是DNA甲基化,另一个是精子和卵子细胞中短RNA链(microRNAs)和DNA一起遗传给后代。到目前为止,德国研究团队已经在肥胖和健康小鼠的卵子和精子细胞中发现了不同的甲基化模式和RNA转录,但并未弄清这些是否会引起子代的变化。

另外一个问题是,父母任何时期的肥胖是否都会影响后代的新陈代谢,或者只是在生命的某个阶段过度饮食对后代产生影响。在目前的研究中,只在成年小鼠过度饮食时观察到该效应。

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