Природа проти виховання: Що підживлює ожиріння, діабет?
Наше середовище та спосіб життя можуть впливати на функцію наших генів, не змінюючи генетичного коду. Оглядова стаття підсумовує дослідження за останнє десятиліття, яке показує, як це сприяє ожирінню та діабету 2 типу.
Природа проти виховання - це фраза, з якою багато хто з нас знайомий. Наші гени відповідають за багато наших рис, але виховання чи вплив навколишнього середовища, безумовно, мають свою роль.
Що стосується ожиріння та діабету 2 типу, то легко простежити прямий хід думок.
Якщо ми постійно споживаємо більше калорій, ніж спалюємо щодня, ми додаємо ваги, і це схиляє до розвитку діабету 2 типу.
Наші жирові клітини і підшлункова залоза відновлюються, коли ми змінюємо спосіб життя і худнемо. Однак це просте рівняння залишає перед нами багато запитань без відповіді.
Чому деякі люди худнуть швидше за інших, навіть якщо дотримуються однакової дієти або режиму фізичних вправ? Чому у деяких людей розвивається діабет 2 типу, а у інших - навіть тоді, коли їх генетичний ризик подібний?
Епігенетика може містити відповіді на деякі з цих питань. Порівняно молода галузь генетики, епігенетика - це вивчення змін у функціях гена без будь-яких змін у генетичному коді або самому геномі.
Чи може епігенетика пояснити зростання рівня ожиріння та діабету 2 типу?
Епігеноми індивідуальні та динамічні
Епігенетичні модифікації - один із способів вплинути на функціонування гена.
Метилювання ДНК є одним із видів епігенетичної модифікації. Це відбувається, коли невеликі хімічні мітки, звані метильними групами, приєднуються до цитозинових основ у коді ДНК. Це метилювання вимикає ген.
Деякі епігенетичні маркери ми успадковуємо від батьків, але багато з них виникають спонтанно і змінюються протягом нашого життя, формуючи кожного з нас унікальним епігеномом.
У статті в журналі Клітинний метаболізм, нещодавно дослідники з університету Лунда у Швеції розглянули дослідження з учасниками-людьми, які досліджували, як метилювання ДНК сприяє ожирінню та діабету 2 типу.
Шарлотта Лінг, професор Центру діабету в Університеті Лунда, у прес-релізі пояснює, що „епігенетика все ще є відносно новим напрямком досліджень; проте зараз ми знаємо, що епігенетичні механізми відіграють важливу роль у розвитку хвороби ".
У статті Лінг пояснює, що дослідники виявили ряд епігенетичних модифікацій у всьому геномі, які могли б певною мірою передбачити індекс маси тіла людини.
Порівнюючи місця метилювання ДНК на острівцях підшлункової залози - структурах, що виробляють інсулін - від людей із діабетом 2 типу та осіб, які не страждають на це захворювання, одне дослідження виявило майже 26 000 регіонів, які були різними між цими двома групами.
Однак Лінд радить бути обережними, оскільки на даний момент незрозуміло, чи є ці зміни причиною чи наслідком діабету 2 типу.
Дієта, фізичні вправи та старіння
Існує безліч доказів, що пов’язують ожиріння та діабет із західними дієтами, що містять високий вміст жиру та цукру.
Епігенетичні дослідження можуть сказати нам, чому.
"П'ятиденна дієта з високим вмістом жиру, яка імітувала раціон, який спостерігається у багатьох людей з ожирінням, змінила як експресію генів, так і схеми метилювання в скелетних м'язах людини та жировій тканині", - пояснює Лінг.
"Важливо те, що здавалося легшим викликати зміни метилювання шляхом перегодовування, ніж скасувати їх контрольною дієтою", - продовжує вона.
Вправи також впливають на епігеном. Як окремі сеанси, так і тривалі вправи змінювали метилювання ДНК в скелетних м’язах і жирі, але цілі генів були різними.
"Епігенетика може пояснити, чому різні люди по-різному реагують на фізичні вправи", - коментує Тіна Ронн, автор дослідження та докторант, що працює з Лінгом.
З віком наш епігеном продовжує змінюватися, вказуючи пальцем на старіння як рушійний фактор епігенетичних змін. Дослідження пов’язують ожиріння з епігенетичним дрейфом у міру старіння людини, але як і чому це відбувається, наразі незрозуміло.
Що відбувається з наступним поколінням?
Дослідження на гризунах показують, що одне покоління може передавати деякі епігенетичні маркери, пов’язані з ожирінням та діабетом 2 типу, наступному поколінню. У людей цей тип досліджень перебуває в зародковому стані, але з’являються цікаві результати.
В одному дослідженні діти матерів, які страждали на діабет 2 типу під час вагітності, мали вищий ризик розвитку ожиріння та діабету 2 типу в подальшому житті, ніж діти матерів без діабету.
Кілька досліджень показують, що коли матері відчувають голод під час вагітності, їхні діти страждають від підвищеного ризику ожиріння та непереносимості глюкози, можливо через зміни метилювання гена лептину.
Однак не лише матері залишають свій слід в епігеномі наступного покоління. Сперма чоловіків із ожирінням має унікальні схеми метилювання ДНК, які змінюються після баріатричної операції.
Що це означає для нашого здоров'я?
Лінг та Ренн пропонують використовувати метилювання ДНК у відомих місцях ризику в геномі як біомаркери, щоб допомогти ідентифікувати осіб, які мають більший ризик розвитку ожиріння та діабету 2 типу.
За допомогою кращих біомаркерів може бути можливо показати місця метилювання ДНК, які є важливими факторами ризику, а потім використовувати фармакологічні засоби для зміни схеми метилювання.
Такі епігенетичні препарати насправді вже існують, і вчені перевірили їх в інших умовах, таких як певні види лейкемії.
Нещодавнє дослідження показало, що лікування типом епігенетичного препарату, інгібітором гістондеацетилази під назвою MC1568, покращило секрецію інсуліну на острівцях підшлункової залози, які жертвували люди з діабетом 2 типу.
"Минучий і оборотний характер епігенетичних модифікацій забезпечує відкрите поле для відкриття цілей для майбутніх прогнозів та терапевтичних концепцій при ожирінні та [діабеті 2 типу]".
Шарлотта Лінг та Тіна Ронн
Важливо пам’ятати, що метилювання ДНК - це лише один тип епігенетичної модифікації. Оскільки сфера досліджень повільно виходить із зародку, на горизонті обов’язково з’являться цікаві відкриття.
Залишається з’ясувати, чи врегулюють вони раз і назавжди дискусію щодо природи проти виховання ожиріння та діабету 2 типу.
