Nature: Диета отцов влияет на семя и на здоровье их сыновей

У самцов мышей, употреблявших пищу с высоким содержанием жиров, и мужчин с высоким индексом массы тела потомство имеет метаболические нарушения.

Сперма отца содержит сведения о его рационе, и эта запись влияет на метаболизм его сыновей, говорится в исследовании, проведенном на мышах и людях.

Как показало исследование, если самцам мышей давать пищу с высоким содержанием жиров, то в их сперме повышается уровень некоторых типов РНК. Исследование также показало, что у потомства самцов мышей, сидевших на такой нездоровой диете, наблюдались проблемы с обменом веществ, такие как непереносимость глюкозы, характерная для диабета. По данным эпидемиологического анализа, у сыновей отцов-людей с высоким индексом массы тела (ИМТ) наблюдаются аналогичные проблемы.

Исследование опубликовано в журнале Nature.

Записано в сперме

Исследования показали, что матери могут передавать метаболические черты своему потомству. Что касается отцов, то Ци Чен, исследователь в области репродуктивной биологии из Медицинской школы Университета Юты в Солт-Лейк-Сити, и его команда в 2016 году показали, что из оплодотворенных яйцеклеток мышей, которым вводили РНК спермы отцов, придерживавшихся диеты с высоким содержанием жиров, развивались мыши с метаболическими нарушениями2. Исследования показывают, что последствия диеты родителей вызывают изменения не в геноме потомства, а в его «эпигеноме» — совокупности химических меток, висящих на ДНК и связанных с ней белках.

В исследовании Nature самцы мышей в течение двух недель питались пищей с высоким содержанием жиров. Авторы исследования обнаружили, что такой режим питания привел к изменениям в одном из типов РНК в митохондриях сперматозоидов — структурах внутри клеток, вырабатывающих энергию. Затронутые молекулы, называемые трансферными РНК, являются промежуточными продуктами в процессе транскрипции ДНК в белки.

В частности, в сперме мышей, питавшихся жирной пищей, было больше коротких фрагментов трансферной РНК, чем в сперме мышей, питавшихся низкокалорийной пищей. Такие фрагменты РНК могут выступать в качестве эпигенетических регуляторов генома — например, повышать или понижать активность определенных митохондриальных генов.

Напряженные митохондрии

По словам Раффаэле Теперино, ведущего автора исследования и исследователя в области экологической эпигенетики из Мюнхенского центра имени Гельмгольца в Нойхерберге (Германия), результаты имеют смысл: диета с высоким содержанием жиров подвергает митохондрии стрессу. При стрессе митохондрии производят больше РНК, чтобы выработать больше энергии.

Ответ митохондрий — это компромисс, говорит Чен, который не принимал участия в исследовании. Увеличение активности митохондрий дает сперматозоиду достаточно энергии, чтобы доплыть до яйцеклетки, но дополнительные митохондриальные РНК также передаются от отца к эмбриону, изменяя информацию, которую эмбрион получает от отца, и нанося вред его здоровью.

Команда Теперино изучала не только клетки, но и здоровье людей, чьи отцы страдали избыточным весом, и мышей, чьи отцы ели жирную пищу. Из последней группы около 30% имели нарушения обмена веществ, обнаружили исследователи. Дальнейшие эксперименты показали, что потомство этих мышей имело гораздо больше митохондриальной тРНК от своих отцов, чем сыновья отцов мышей, придерживавшихся низкокалорийной диеты. Авторы также проанализировали данные о 3431 человеческом ребенке и обнаружили, что более высокий индекс массы тела отца на момент зачатия был связан с худшим метаболическим здоровьем потомства.

Фрагментарные доказательства

Техническое ограничение исследования заключается в том, что метод секвенирования, использовавшийся в некоторых экспериментах, выявлял только целые молекулы РНК. Из-за этого исследование не смогло показать, передавалась ли фрагментированная РНК от отца к эмбриону.

Мы предполагаем, что фрагменты также передаются, но не можем этого доказать, — говорит Теперино.

Чена особенно интригует тот факт, что отцы мышей, участвовавших в исследовании, передавали потомству мужского пола только метаболические проблемы — что согласуется с его собственной работой 2016 года.

Это говорит о том, что Х-сперматозоиды и Y-сперматозоиды несут разную информацию», — говорит он.

Почему X- и Y-сперматозоиды так себя ведут — очень хороший вопрос для будущих исследований.

По словам Чена, это исследование означает, что если вы производите сперму, «вам следует питаться правильно. Это повлияет на информацию, содержащуюся в вашей сперме. Это повлияет на ваше потомство».

07.06.2024