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表观遗传变化导致果蝇婴儿遗传饮食诱发的心脏病

2019-01-17 09:57:20 • 来源：

我们都知道我们应该吃水果和蔬菜来保持心脏健康。但是现在，科学家们正在了解表观遗传变化或改变我们DNA的分子标签会导致你的孩子 - 甚至你的孙子 - 继承你的不良饮食的负面影响。然而，这种继承背后的细节 - 以及如何阻止它 - 一直不清楚。

表观遗传变化导致果蝇婴儿遗传饮食诱发的心脏病

现在，Sanford Burnham Prebys医学发现研究所(SBP)的科学家已经发现了一种表观遗传标记和两种基因，这些基因导致高脂肪饮食引起的心脏功能障碍的果蝇的子孙后代心脏衰竭。逆转表观遗传修饰或过度表达这两个基因可以保护后代免受父母饮食的负面心脏影响。这些发现有助于解释肥胖相关的心力衰竭是如何遗传的，并揭示了治疗的潜在目标。该研究于2019年1月14日在Nature Communications上发表。

肥胖流行导致心力衰竭率上升。据美国心脏协会(AHA)称，目前，美国有超过600万人患有心力衰竭，预计到2030年这一数字将增加到800多万。当心脏无法将足够的血液泵入全身并且通常影响65岁以上的人时，就会出现这种情况。

“科学家们希望多年来确定肥胖的遗传基础，但答案仍然令人费解和难以捉摸，”该论文的高级作者，发展，衰老和再生项目主任兼教授Rolf Bodmer博士说。 SBP。“我们的研究结果揭示了由高脂肪饮食引发的心力衰竭背后的遗传机制。我们还发现了一种表观遗传因子和遗传目标，可以通过探索来保护个体免受父母或祖父母的不良饮食的影响。”

人类有证据表明，怀孕期间的饮食会对儿童产生持久影响。在第二次世界大战期间因荷兰饥荒而出生的婴儿肥胖和冠心病的发病率较高。超重或肥胖的母亲更有可能患有糖尿病或其他健康问题的孩子。然而，研究导致这些观察的潜在遗传和分子机制一直很困难，这阻碍了科学家打破遗传链的能力。

果蝇是研究遗传学的有吸引力的替代品。80%的导致人类疾病的基因也存在于苍蝇中。此外，它们的管形心脏仅由80个心脏细胞组成，称为心肌细胞(在人类中，这个管折叠到我们心脏的四个腔室中)。它们与人类的相似性，简单性和短生命周期 - 新一代每十五天出生一次 - 使果蝇成为研究有助于人类心脏健康的基因的优秀模型。

在这项研究中，科学家们给果蝇喂食富含椰子油的饮食五天。这些苍蝇变得超重，并且发展出模仿人类脂毒性心脏病 - 心脏细胞中脂肪堆积 - 的特征，并导致心力衰竭，包括心律不齐(心律失常)和心脏收缩减弱。他们的孩子和孙子也有心脏功能障碍，即使喂正常饮食。

通过比较从吃正常饮食的父母出生的几代果蝇，科学家在组蛋白3(H3K27me3)中鉴定了一种称为三甲基化赖氨酸27的遗传表观遗传标记。在整个果蝇中降低这种表观遗传标记的水平保护了后两代免于心脏功能障碍。

研究人员还发现了两个参与新陈代谢的基因，这些基因在接下来的两代苍蝇中被“拒绝”，称为bmm和PGC-1。通过过度表达这些基因来增加苍蝇的新陈代谢也保护了吃脂肪饮食的苍蝇的子孙的心脏。即使后代人消耗椰子油，这种保护也持续了。

这项研究提供了科学家开展进一步探索所需的概念验证结果。

“接下来，我们想确定这些遗传和表观遗传变化是如何以及何时被遗传的，以及它们在多大程度上来自母亲或父亲，”Bodmer说。“我们希望在所有阶段研究果蝇的发育 - 从卵到胚胎到成年 - 以确定遗传的主要变化是什么，以及这些变化在何时实施以引起代谢失衡和脂毒性心脏病。我们得到的答案可以帮助我们学习如何干预并阻止这些变化传递给下一代。“

该研究的共同第一作者和Bodmer实验室的博士后研究员Maria Clara Guida博士补充说：“我们还希望更好地理解这两个难题 - 继承了表观遗传和遗传变化 - 是表观遗传变化很广泛，通常可控制多种分子途径。更好地了解在进食高脂肪饮食时开启和关闭的基因网络，以及这些变化如何通过表观遗传因素协调，可以帮助我们找到治疗肥胖症的重要治疗靶点。相关的心力衰竭。“

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