Science揭示:为什么孕妇的饮食很重要?
2016/07/11
饮食结构如何影响下一代健康?近日,来自于伦敦大学玛丽皇后学院(QMUL)的研究团队发现,饮食结构会改变基因组中特别不起眼的部分,从而影响后代的身体指标。这一发现可以解释为什么之前很多研究未能完全解释某些疾病会遗传给下一代,例如2型糖尿病、肥胖症。


当胎儿在子宫内发育,时刻感受着母体经历的种种变化,包括饮食、压力、吸烟。这些因素有可能对他们的健康产生影响,譬如已有研究证实孕妇高脂肪和高糖饮食容易引发子孙后代的代谢问题,增加后代患肥胖相关疾病的风险,甚至于这种影响会延续三代以上。

那么,饮食结构如何影响下一代健康呢?近日,来自于伦敦大学玛丽皇后学院(QMUL)的研究团队发现,饮食结构会改变基因组中特别不起眼的部分,从而影响后代的身体指标。这一发现可以解释为什么之前很多研究未能完全解释某些疾病会遗传给下一代,例如2型糖尿病、肥胖症。

核糖体DNA表达改变,导致后代小鼠体重下降20%

基因组中一直被忽视的部分就是核糖体RNA(rDNA),它是合成核糖体的关键遗传物质。伦敦大学玛丽皇后学院与剑桥大学合作发现,核糖体DNA表达模式改变能够用于解释子宫环境如何影响后代。相关研究成果发表于《Science》期刊。

孕妇的饮食结构会影响子宫环境,协同遗传因素共同影响宝宝的身体指标。这个影响过程主要涉及表观遗传学,通过多种修饰在不改变序列的前提下影响基因表达水平,例如DNA甲基化。这些表观遗传标记决定了哪些基因表达、哪些基因不表达。

研究团队以怀孕老鼠为研究对象,以低蛋白食物(8%的蛋白质)和正常食物(20%的蛋白质)分组喂养。生育的所有小鼠在断奶后统一以正常食物喂养。研究人员比较了两组小鼠的DNA甲基化差异。

QMUL的首席研究员Vardhman Rakyan教授表示:“最初,我们一无所获。但是当我们换一种模式审视数据时,我们注意到了核糖体DNA,并且发现了巨大的表观遗传差异。”

结果显示,低蛋白饮食的老鼠生育的后代,它们的核糖体DNA甲基化程度高,这种修饰会影响核糖体的功能,进而导致后代体重下降约25%。这意味着,孕妇如果营养不够会对后代的表观遗传学,以及体重造成严重影响。

尚在子宫内的胎儿会因为营养因素出现上述表观遗传学变化,而且这种影响会持续到成年,甚至于下下代。Rakyan教授表示,小鼠核糖体DNA存在个体差异,即便是孕育于同一个子宫内的小鼠之间也存在不同。而且,rDNA的变化会对后代产生影响。当细胞感应到胁迫,例如营养不足,它们会改变基因表达以此作为生存策略。

这一发现意味着很多人类遗传学研究遗漏了关键部分,因为他们从未留意核糖体DNA。它也可以解释为什么目前我们对于很多疾病的遗传特性了解不全。

备注:文章参考自“Missing link in epigenetics could explain conundrum of disease inheritance”。

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    A suboptimal early-life environment, due to poor nutrition or stress during pregnancy, can influence lifelong phenotypes in the progeny. Epigenetic factors are thought to be key mediators of these effects. We show that protein restriction in mice from conception until weaning induces a linear correlation between growth restriction and DNA methylation at ribosomal DNA (rDNA). This epigenetic response remains into adulthood and is restricted to rDNA copies associated with a specific genetic variant within the promoter. Related effects are also found in models of maternal high-fat or obesogenic diets. Our work identifies environmentally induced epigenetic dynamics that are dependent on underlying genetic variation and establishes rDNA as a genomic target of nutritional insults.

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