我們都知道我們應(yīng)該吃水果和蔬菜來(lái)保持心臟健康。但是現(xiàn)在，科學(xué)家們正在了解表觀遺傳變化或改變我們DNA的分子標(biāo)簽會(huì)導(dǎo)致你的孩子 - 甚至你的孫子 - 繼承你的不良飲食的負(fù)面影響。然而，這種繼承背后的細(xì)節(jié) - 以及如何阻止它 - 一直不清楚。

現(xiàn)在，Sanford Burnham Prebys醫(yī)學(xué)發(fā)現(xiàn)研究所(SBP)的科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種表觀遺傳標(biāo)記和兩種基因，這些基因?qū)е赂咧撅嬍骋鸬男呐K功能障礙的果蠅的子孫后代心臟衰竭。逆轉(zhuǎn)表觀遺傳修飾或過(guò)度表達(dá)這兩個(gè)基因可以保護(hù)后代免受父母飲食的負(fù)面心臟影響。這些發(fā)現(xiàn)有助于解釋肥胖相關(guān)的心力衰竭是如何遺傳的，并揭示了治療的潛在目標(biāo)。該研究于2019年1月14日在Nature Communications上發(fā)表。

肥胖流行導(dǎo)致心力衰竭率上升。據(jù)美國(guó)心臟協(xié)會(huì)(AHA)稱，目前，美國(guó)有超過(guò)600萬(wàn)人患有心力衰竭，預(yù)計(jì)到2030年這一數(shù)字將增加到800多萬(wàn)。當(dāng)心臟無(wú)法將足夠的血液泵入全身并且通常影響65歲以上的人時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)這種情況。

“科學(xué)家們希望多年來(lái)確定肥胖的遺傳基礎(chǔ)，但答案仍然令人費(fèi)解和難以捉摸，”該論文的高級(jí)作者，發(fā)展，衰老和再生項(xiàng)目主任兼教授Rolf Bodmer博士說(shuō)。 SBP。“我們的研究結(jié)果揭示了由高脂肪飲食引發(fā)的心力衰竭背后的遺傳機(jī)制。我們還發(fā)現(xiàn)了一種表觀遺傳因子和遺傳目標(biāo)，可以通過(guò)探索來(lái)保護(hù)個(gè)體免受父母或祖父母的不良飲食的影響。”

人類有證據(jù)表明，懷孕期間的飲食會(huì)對(duì)兒童產(chǎn)生持久影響。在第二次世界大戰(zhàn)期間因荷蘭饑荒而出生的嬰兒肥胖和冠心病的發(fā)病率較高。超重或肥胖的母親更有可能患有糖尿病或其他健康問(wèn)題的孩子。然而，研究導(dǎo)致這些觀察的潛在遺傳和分子機(jī)制一直很困難，這阻礙了科學(xué)家打破遺傳鏈的能力。

果蠅是研究遺傳學(xué)的有吸引力的替代品。80%的導(dǎo)致人類疾病的基因也存在于蒼蠅中。此外，它們的管形心臟僅由80個(gè)心臟細(xì)胞組成，稱為心肌細(xì)胞(在人類中，這個(gè)管折疊到我們心臟的四個(gè)腔室中)。它們與人類的相似性，簡(jiǎn)單性和短生命周期 - 新一代每十五天出生一次 - 使果蠅成為研究有助于人類心臟健康的基因的優(yōu)秀模型。

在這項(xiàng)研究中，科學(xué)家們給果蠅喂食富含椰子油的飲食五天。這些蒼蠅變得超重，并且發(fā)展出模仿人類脂毒性心臟病 - 心臟細(xì)胞中脂肪堆積 - 的特征，并導(dǎo)致心力衰竭，包括心律不齊(心律失常)和心臟收縮減弱。他們的孩子和孫子也有心臟功能障礙，即使喂正常飲食。

通過(guò)比較從吃正常飲食的父母出生的幾代果蠅，科學(xué)家在組蛋白3(H3K27me3)中鑒定了一種稱為三甲基化賴氨酸27的遺傳表觀遺傳標(biāo)記。在整個(gè)果蠅中降低這種表觀遺傳標(biāo)記的水平保護(hù)了后兩代免于心臟功能障礙。

研究人員還發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)參與新陳代謝的基因，這些基因在接下來(lái)的兩代蒼蠅中被“拒絕”，稱為bmm和PGC-1。通過(guò)過(guò)度表達(dá)這些基因來(lái)增加蒼蠅的新陳代謝也保護(hù)了吃脂肪飲食的蒼蠅的子孫的心臟。即使后代人消耗椰子油，這種保護(hù)也持續(xù)了。

這項(xiàng)研究提供了科學(xué)家開(kāi)展進(jìn)一步探索所需的概念驗(yàn)證結(jié)果。

“接下來(lái)，我們想確定這些遺傳和表觀遺傳變化是如何以及何時(shí)被遺傳的，以及它們?cè)诙啻蟪潭壬蟻?lái)自母親或父親，”Bodmer說(shuō)。“我們希望在所有階段研究果蠅的發(fā)育 - 從卵到胚胎到成年 - 以確定遺傳的主要變化是什么，以及這些變化在何時(shí)實(shí)施以引起代謝失衡和脂毒性心臟病。我們得到的答案可以幫助我們學(xué)習(xí)如何干預(yù)并阻止這些變化傳遞給下一代。“

該研究的共同第一作者和Bodmer實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員Maria Clara Guida博士補(bǔ)充說(shuō)：“我們還希望更好地理解這兩個(gè)難題 - 繼承了表觀遺傳和遺傳變化 - 是表觀遺傳變化很廣泛，通?？煽刂贫喾N分子途徑。更好地了解在進(jìn)食高脂肪飲食時(shí)開(kāi)啟和關(guān)閉的基因網(wǎng)絡(luò)，以及這些變化如何通過(guò)表觀遺傳因素協(xié)調(diào)，可以幫助我們找到治療肥胖癥的重要治療靶點(diǎn)。相關(guān)的心力衰竭。“