Ученые создали мышь «эпигенетическая кушетка»

mice
                Кредит: CC0 Public Domain

Почему одни люди любят заниматься спортом, а другие ненавидят? Большинство людей предположили бы, что это все из-за генетики, но новое медицинское исследование на мышах, проведенное в Бейлорском колледже, впервые показало, что другой молекулярный уровень регуляции — эпигенетика — играет ключевую роль в определении врожденной тяги к физическим нагрузкам. Эпигенетика относится к молекулярным механизмам, которые определяют, какие гены включены или выключены в клетках разных типов. Поскольку эпигенетические механизмы по своей природе более податливы, чем генетика, полученные результаты предлагают потенциальный способ помочь «запрограммировать» людей наслаждаться большей физической активностью.
                                                                                       

Сегодня в журнале Nature Communications исследователи и коллеги Бэйлора сообщают об удивительном создании «эпигенетической кушетки» мыши. Они обнаружили, что в нейронах в пределах части мозга, называемой гипоталамусом, изменения в метилировании ДНК — добавление метилических меток в ДНК — оказывают существенное влияние на уровни поведения при произвольных упражнениях.

«Мы изучаем программирование развития, которое относится к тому, как среда во время разработки может оказывать долгосрочное влияние на риск заболевания», — сказал соответствующий автор, доктор Роберт А. Уотерланд, профессор педиатрии — питание в USDA/ARS Центр исследования детского питания при Бэйлоре и детской больнице Техаса.

В течение последних нескольких лет исследователи изучали различные мышиные модели, чтобы понять программирование энергетического баланса при разработке, то есть баланс потребляемых калорий и сожженных. Длительный положительный энергетический баланс приводит к ожирению. Примечательно, что независимо от того, было ли раннее воздействие на окружающую среду ограничением роста плода, чрезмерным питанием ребенка или физической нагрузкой матери во время беременности, долговременное влияние на энергетический баланс всегда было обусловлено постоянными изменениями физической активности, а не приемом пищи.

«Наши более ранние результаты показали, что ранняя окружающая среда может повлиять на установление» заданной точки «физической активности и что это может включать эпигенетику», — сказал Уотерланд, который также является профессором молекулярной и человеческой генетики и членом комплексный онкологический центр им. Дэна Л. Дункана в Бэйлоре.

Как мозг регулирует энергетический баланс организма

В текущем исследовании Уотерланд и его коллеги разработали эксперимент, чтобы напрямую проверить, влияет ли метилирование ДНК в мозге на энергетический баланс. Они сосредоточились на гипоталамусе, области мозга, которая играет центральную роль в энергетическом балансе, и, в частности, изучали специализированное подмножество нейронов гипоталамуса, называемое нейронами AgRP, известное своей ролью в регулировании потребления пищи.

Исследователи нарушили метилирование ДНК в нейронах AgRP, отключив ген Dnmt3a. Dnmt3a отвечает за добавление метильных групп к ДНК, особенно в головном мозге в раннем постнатальном периоде жизни. Результаты показали, что метилирование ДНК в нейронах AgRP этих мышей значительно уменьшилось. Затем исследователи проверили, набрали ли эти животные вес или потеряли их по сравнению с нормальными мышами.

«Мы ожидали, что вмешательство в метилирование ДНК в нейронах AgRP приведет к значительным изменениям в весе животных», — сказал доктор Гарри Маккей, научный сотрудник лаборатории Waterland и первый автор исследования. «Несколько разочаровывающе, однако, что мыши с дефицитом Dnmt3a были лишь немного толще, чем мыши, у которых дефицит отсутствовал».

Но когда исследователи исследовали причину этого изменения в энергетическом балансе, все стало интереснее. Команда ожидала найти различия в потреблении пищи между нормальными мышами и мышами с дефицитом Dnmt3a. Но их не было. Вместо этого они обнаружили большую разницу в спонтанных физических упражнениях.

Исследователи поместили бегущие колеса в клетки животных на восемь недель и измерили, сколько они бегают каждую ночь. Нормальные самцы мышей бегали около 6 км (3,7 мили) каждую ночь, но мыши с дефицитом Dnmt3a бегали только вдвое меньше и, соответственно, теряли меньше жира. Важно отметить, что детальные исследования беговой дорожки показали, что хотя мыши с дефицитом Dnmt3a и в два раза меньше, чем нормальные мыши, они были так же способны к бегу. У них были способности, но, казалось, не хватало желания.

«Наши результаты показывают, что эпигенетические механизмы, такие как метилирование ДНК, которые устанавливаются в мозге во время внутриутробной или ранней постнатальной жизни, играют важную роль в определении индивидуальной склонности к физическим нагрузкам», — сказал Уотерланд. «В настоящее время, поскольку снижение физической активности способствует глобальной эпидемии ожирения, становится все более важным понять, как все это работает».

Похожие новости

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *