近幾十年來(lái),肥胖癥迅速增加,影響了20多億人,使其成為全球健康狀況不佳的最大因素之一。盡管對(duì)飲食和運(yùn)動(dòng)療法進(jìn)行了數(shù)十年的研究,但許多人仍在努力減肥。貝勒醫(yī)學(xué)院和合作機(jī)構(gòu)的研究人員現(xiàn)在認(rèn)為他們知道為什么,并表示我們必須將重點(diǎn)從肥胖治療轉(zhuǎn)向預(yù)防。
該團(tuán)隊(duì)在“科學(xué)進(jìn)展”雜志上報(bào)告說(shuō),早期大腦發(fā)育的分子機(jī)制可能是肥胖風(fēng)險(xiǎn)的主要決定因素。以前對(duì)人類的大型研究暗示,與肥胖關(guān)系最強(qiáng)的基因在發(fā)育中的大腦中表達(dá)。目前對(duì)小鼠的研究集中在表觀遺傳發(fā)育上。表觀遺傳學(xué)是一種分子書(shū)簽系統(tǒng),用于確定哪些基因?qū)⒂糜诨虿粚⒂糜诓煌募?xì)胞類型。
“數(shù)十年來(lái)對(duì)人類和動(dòng)物模型的研究表明,發(fā)展關(guān)鍵時(shí)期的環(huán)境影響對(duì)健康和疾病具有重大的長(zhǎng)期影響,”通訊作者,兒科營(yíng)養(yǎng)學(xué)教授,美國(guó)農(nóng)業(yè)部貝勒兒童營(yíng)養(yǎng)研究中心成員Robert Waterland博士說(shuō)。“體重調(diào)節(jié)對(duì)這種'發(fā)育編程'非常敏感,但究竟是如何工作的仍然未知。
“在這項(xiàng)研究中,我們專注于一個(gè)稱為下丘腦弓形核的大腦區(qū)域,它是食物攝入,身體活動(dòng)和代謝的主要調(diào)節(jié)器,”第一作者Harry MacKay博士說(shuō),他是沃特蘭實(shí)驗(yàn)室的博士后助理,同時(shí)從事該項(xiàng)目。“我們發(fā)現(xiàn),弧形核在產(chǎn)后早期經(jīng)歷了廣泛的表觀遺傳成熟。這個(gè)時(shí)期對(duì)體重調(diào)節(jié)的發(fā)育規(guī)劃也非常敏感,這表明這些影響可能是表觀遺傳成熟失調(diào)的結(jié)果。
該團(tuán)隊(duì)對(duì)DNA甲基化(一個(gè)重要的表觀遺傳標(biāo)簽)和基因表達(dá)進(jìn)行了全基因組分析,無(wú)論是在關(guān)閉出生后體重發(fā)育編程的關(guān)鍵窗口之前還是之后。“我們研究的最大優(yōu)勢(shì)之一是我們研究了兩大類腦細(xì)胞,神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞,”MacKays說(shuō)。“事實(shí)證明,這兩種細(xì)胞類型之間的表觀遺傳成熟非常不同。
“我們的研究是第一個(gè)比較男性和女性的表觀遺傳發(fā)育,”沃特蘭說(shuō)。“我們驚訝地發(fā)現(xiàn)廣泛的性別差異。事實(shí)上,就這些產(chǎn)后表觀遺傳變化而言,男性和女性之間的差異大于相似性。而且,許多變化在女性中比在男性中發(fā)生得更早,這表明女性在這方面是早熟的。
人際關(guān)系
當(dāng)研究人員將小鼠的表觀遺傳數(shù)據(jù)與來(lái)自大型全基因組關(guān)聯(lián)研究的人類數(shù)據(jù)進(jìn)行比較時(shí),最大的驚喜是篩選與肥胖相關(guān)的遺傳變異。在小鼠弓形核中靶向表觀遺傳成熟的基因組區(qū)域與與體重指數(shù)(肥胖指數(shù))相關(guān)的人類基因組區(qū)域強(qiáng)烈重疊。
“這些關(guān)聯(lián)表明,人類的肥胖風(fēng)險(xiǎn)部分取決于弓形核的表觀遺傳發(fā)育,”MacKay說(shuō)。“我們的研究結(jié)果提供了新的證據(jù),表明發(fā)育表觀遺傳學(xué)可能涉及早期環(huán)境和遺傳對(duì)肥胖風(fēng)險(xiǎn)的影響。因此,針對(duì)這些發(fā)展過(guò)程的預(yù)防工作可能是阻止全球肥胖流行的關(guān)鍵。
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