Эпигенетика. Управляй своими генами

Что может быть важнее зарождения новой жизни? Только выживание. И то и другое – главные эволюционные задачи. Мы начали обзор прикладных эпигенетических влияний с обсуждения таинства рождения ребенка.

Издавна беременным женщинам традиционно назначают в качестве добавки к пище фолиевую кислоту. Зачем это нужно, достаточно ли только ее, всем ли подходит данная рекомендация, влияет ли питание отца на здоровье будущего ребенка – разберем на примере того, что происходит с эпигенетической регуляцией при помощи питательных веществ на этапах подготовки к беременности, первого триместра беременности, последующих этапов.

НАУЧНО

Биохимические реакции для процесса метилирования ДНК происходят при наличии метилсодержащих питательных веществ, липотропов, действующих в качестве метильных доноров и кофакторов, а также ферментов DNMT (ДНК-метилтрансферазы[9]). Метионин, холин, фолат и витамин B₁₂ являются липотропами, присутствующими в одноуглеродном метаболизме, процессе, который обеспечивает метильными группами эпигенетические метки, как показано в таблице в этой главе.

2.1. Доказательства влияния питания матери на развитие и будущее здоровье детей

Интересная работа группы ученых показала, что высокие дозы липотропов (метионин, холин, фолат и витамин B₁₂) в рационе матери снижают риски рака молочной железы у потомства. Несмотря на то, что большие количества в пище доноров метильных групп не связаны с изменением глобальной картины метилирования ДНК, они снижают экспрессию генов HDAC₁ (деацетилаза гистонов[10]) и MеCP₂, которые могут способствовать развитию опухоли, и предполагают профилактику рака молочной железы (Чо и др., 2012). Рак молочной железы является результатом генетических и эпигенетических изменений и показывает аберрантное метилирование ДНК, приводящее к онкогенезу в этой ткани.

Высоко жировая диета (с высоким содержанием масла и сливочного жира) во время беременности на животной модели приводила к аберрантной[11] экспрессии генов MBD₁ и MBD₃[12] у потомства с опухолью молочной железы (Говиндраян и др., 2016).

Другой группой ученых было заявлено, что низкобелковая (низкоказеиновая) диета в период беременности вызывает эпигенетические изменения в печени потомства крыс. Сообщалось о более высокой экспрессии MBD₂ и DNMT₁ и DNMT_3a и отсутствии изменений в глобальном паттерне метилирования ДНК, хотя наблюдалось гиперметилирование важной области контроля импринтинга (ICR). Но при добавлении к питанию при низкобелковой диете фолиевой кислоты гиперметилирование ICR было ослаблено, и уровни мРНК MBD₂ и DNMT были аналогичны тем, которые наблюдались в контрольной группе (Гонг и др., 2010).

Еще в одном исследовании наблюдались изменения микроРНК у потомства матерей, у которых была высокожировая диета во время беременности и лактации. Количество одной из наиболее сильно экспрессируемых микроРНК в печени, miR-709, была снижена у потомства. Это неблагоприятный факт, так как miR-709 способна блокировать экспрессию MeCP₂ и MBD₆ при более высоких уровнях белка, а не жиров.

В другом исследовании изучалось влияние употребления алкоголя на эпигенетические изменения. Этанол неблагоприятно воздействует на метионин и другие липотропы. Длительное употребление алкоголя связано со снижением усвоения фолатов и нарушением транспорта фолатов к плоду (Резендис и др., 2013).

Также было обнаружено, что дефицит холина связан с увеличением метилирования ДНК и инактивированных генов, включая MBD₃ и DNMT.

Новорожденные, страдающие фетальным алкогольным синдромом[13], имеют отклонения, соответствующие нарушению эпигенетической регуляции, а также задержку роста. Пищевые добавки с липотропами, как сообщается, облегчают некоторые эффекты потребления алкоголя беременной матерью для потомства. Дефицит питательных веществ в целом также оказывает влияние на метилирование ДНК и действие белка MBD.

Ограничение калорийности рациона во время беременности снижает экспрессию генов транспортеров глюкозы в плаценте за счет усиления метилирования ДНК и рекрутирования MeСР₂ (Гангули и др., 2014).

2.2. Отцовские привычки питания – влияние на здоровье потомства

Употребление будущим отцом (самцом) алкоголя меняет уровень метилирования ДНК и экспрессии DNMT в сперме (на модели у животных) (Резендис и др., 2013).

У потомства мышей, отцы которых придерживались низкобелковой диеты, отмечались низкие уровни метилирования гистонов и гиперметилирование специфических промоторов ДНК в печени (Карон и др., 2010).