Природа против воспитания: что способствует ожирению и диабету?
Наша окружающая среда и образ жизни могут влиять на функцию наших генов без изменения генетического кода. В обзорной статье резюмируются исследования за последнее десятилетие, показывающие, как это способствует ожирению и диабету 2 типа.
«Природа против воспитания» - это фраза, знакомая многим из нас. Наши гены ответственны за многие из наших черт, но воспитание или влияние окружающей среды, безусловно, играют определенную роль.
Когда дело доходит до ожирения и диабета 2 типа, легко проследить простой ход мыслей.
Если мы постоянно потребляем больше калорий, чем сжигаем каждый день, мы набираем вес, а это предрасполагает нас к развитию диабета 2 типа.
Наши жировые клетки и поджелудочная железа восстанавливаются, когда мы меняем образ жизни и худеем. Однако это простое уравнение оставляет нам множество вопросов без ответа.
Почему некоторые люди худеют быстрее, чем другие, даже если они придерживаются той же диеты или режима упражнений? Почему у некоторых людей развивается диабет 2 типа, а у других нет, даже если их генетический риск схож?
Эпигенетика может дать ответы на некоторые из этих вопросов. Эпигенетика, относительно молодая ветвь генетики, - это изучение изменений функции генов без каких-либо изменений самого генетического кода или генома.
Может ли эпигенетика объяснить рост ожирения и диабета 2 типа?
Эпигеномы индивидуальны и динамичны
Эпигенетические модификации - один из способов повлиять на работу гена.
Метилирование ДНК - это один из видов эпигенетической модификации. Это происходит, когда небольшие химические метки, называемые метильными группами, присоединяются к основаниям цитозина в коде ДНК. Это метилирование отключает ген.
Мы наследуем некоторые эпигенетические маркеры от наших родителей, но многие из них возникают спонтанно и изменяются в течение нашей жизни, придавая каждому из нас уникальный эпигеном.
В статье в журнале Клеточный метаболизмисследователи из Лундского университета в Швеции недавно провели обзор исследований с участием людей, в которых изучали, как метилирование ДНК способствует ожирению и диабету 2 типа.
Шарлотта Линг, профессор Диабетического центра Лундского университета, объясняет в пресс-релизе, что «эпигенетика все еще является относительно новой областью исследований; однако теперь мы знаем, что эпигенетические механизмы играют важную роль в развитии болезни ».
В своей статье Линг объясняет, что исследователи обнаружили ряд эпигенетических модификаций по всему геному, которые могут в некоторой степени предсказать индекс массы тела человека.
При сравнении участков метилирования ДНК в островках поджелудочной железы - структурах, вырабатывающих инсулин - у людей с диабетом 2 типа и людей без этого заболевания, одно исследование выявило почти 26000 регионов, которые различались между двумя группами.
Линд советует соблюдать осторожность, поскольку на данный момент неясно, являются ли эти изменения причиной или следствием диабета 2 типа.
Диета, упражнения и старение
Существует множество доказательств связи ожирения и диабета с западными диетами с высоким содержанием жира и сахара.
Эпигенетические исследования могут сказать нам, почему.
«Пятидневная диета с высоким содержанием жиров, имитирующая диету, наблюдаемую у многих тучных людей, изменила как экспрессию генов, так и паттерны метилирования в скелетных мышцах и жировой ткани человека», - объясняет Линг.
«Важно отметить, что казалось легче вызвать изменения метилирования перееданием, чем обратить их вспять с помощью контрольной диеты», - продолжает она.
Физические упражнения также влияют на эпигеном. Как одиночные занятия, так и длительные упражнения изменили метилирование ДНК в скелетных мышцах и жировой ткани, но целевые гены были разными.
«Эпигенетика может объяснить, почему разные люди по-разному реагируют на упражнения», - комментирует Тина Рённ, автор исследования и научный сотрудник, работающий с Лингом.
С возрастом наш эпигеном продолжает меняться, указывая пальцем на старение как на движущий фактор эпигенетических изменений. Исследования связывают ожирение с эпигенетическим дрейфом с возрастом, но в настоящее время неясно, как и почему это происходит.
Что будет со следующим поколением?
Исследования на грызунах показывают, что одно поколение может передавать некоторые эпигенетические маркеры, связанные с ожирением и диабетом 2 типа, следующему поколению. На людях этот тип исследований находится в зачаточном состоянии, но появляются некоторые интересные результаты.
В одном исследовании дети матерей, у которых был диабет 2 типа во время беременности, имели более высокий риск развития ожирения и диабета 2 типа в более позднем возрасте, чем дети матерей без диабета.
Несколько исследований показывают, что, когда матери испытывают голод во время беременности, их дети подвергаются повышенному риску ожирения и непереносимости глюкозы, возможно, из-за изменений в метилировании гена лептина.
Однако не только матери оставляют свой след в эпигеноме следующего поколения. Сперма мужчин с ожирением имеет уникальные паттерны метилирования ДНК, которые меняются после бариатрической операции.
Что это значит для нашего здоровья?
Линг и Рённ предлагают использовать метилирование ДНК на известных участках риска в геноме в качестве биомаркеров, чтобы помочь идентифицировать людей с повышенным риском развития ожирения и диабета 2 типа.
С помощью более совершенных биомаркеров можно будет выявить участки метилирования ДНК, которые являются значительными факторами риска, а затем использовать фармакологические агенты для изменения паттерна метилирования.
Такие эпигенетические препараты на самом деле уже существуют, и ученые протестировали их в других условиях, например, при определенных типах лейкемии.
Недавнее исследование показало, что лечение эпигенетическим препаратом, ингибитором гистондеацетилазы под названием MC1568, улучшает секрецию инсулина в островках поджелудочной железы, которые жертвуют люди с диабетом 2 типа.
«Преходящий и обратимый характер эпигенетических модификаций предоставляет открытое поле для открытия целей для будущих прогнозов и терапевтических концепций при ожирении и [диабете 2 типа]».
Шарлотта Линг и Тина Рённ
Важно помнить, что метилирование ДНК - это только один из типов эпигенетической модификации. Поскольку область исследований медленно выходит из зародыша, на горизонте обязательно ждут некоторые интересные открытия.
Еще неизвестно, разрешат ли они раз и навсегда спор о природе и воспитании при ожирении и диабете 2 типа.
