Эпигенетические лежебоки
Почему одни люди любят заниматься спортом, а другие предпочитают полежать на диване? Раньше считалось, что виновата генетика, но новое медицинское исследование на мышах, проведенное в Бейлорском медицинском колледже, Техас, впервые показало, что другой молекулярный уровень регуляции экспрессии генов – эпигенетический – играет ключевую роль в определении врожденной тяги к физическим нагрузкам.
Эпигенетика включает в себя молекулярные механизмы, которые определяют, какие гены будут включены или выключены в клетках разных типов. Поскольку эпигенетические механизмы по своей природе более управляемы, чем генетические, полученные результаты предоставляют потенциальный способ «программирования» людей, чтобы они наслаждались физической активностью.
Исследователи сообщили о создании «эпигенетических мышей». Они обнаружили, что изменения метилирования ДНК в нейронах гипоталамуса оказывают существенное влияние на произвольное поведение при упражнениях.
В течение последних нескольких лет исследователи изучали на различных мышиных моделях программирование баланса потребляемых и сожженных калорий. Длительный положительный энергетический баланс приводит к ожирению независимо от того, были ли у особи раннее медленный рост плода, избыточное питание в детском возрасте или интенсивная физическая нагрузка у матери во время вынашивания. Примечательно, что энергетический баланс прочно связан с уровнем физической активности особи, а не с приемом пищи.
Более ранние исследования авторов показали, что окружающая среда может повлиять на установление уровня физической активности, была предположена также роль эпигенетики.
В текущем исследовании Роберт Уотерланд и его коллеги провели эксперимент, чтобы проверить, влияет ли метилирование ДНК в клетках мозга на энергетический баланс. Они сосредоточили внимание на гипоталамусе, потому что он играет важную роль в энергетическом балансе, и прицельно изучили нейроны AgRP, которые регулируют объем потребляемой пищи.
Исследователи нарушили метилирование ДНК в нейронах AgRP, выключив ген Dnmt3a, который отвечает за добавление метильных групп к ДНК в клетках головного мозга в раннем постнатальном периоде жизни. Результаты показали, что метилирование ДНК в нейронах AgRP этих мышей значительно уменьшилось. Затем исследователи проверили, набирали или теряли эти животные вес по сравнению с нормальными мышами.
Вопреки ожиданиям, мыши с выключенным геном Dnmt3a были лишь незначительно тучнее контрольных мышей. Но когда исследователи начали поиск причины изменения энергетического баланса, все стало интереснее. Группа ожидала найти различия в потреблении пищи между нормальными мышами и мышами с выключенным геном Dnmt3a. Но их не было. Зато была большая разница в добровольных спонтанных физических упражнениях.
Исследователи поместили беговые колеса в клетки животных на восемь недель и измерили, сколько они бегают каждую ночь. Самцы нормальных мышей пробегали около 6 км за ночь, в то время как мыши с выключенным геном Dnmt3a пробегали вдвое меньше и, соответственно, теряли меньше жира. Детальные исследования показали, что хоть мыши с дефицитом Dnmt3a пробегали в два раза меньшее расстояние, чем нормальные мыши, они были так же способны к бегу – казалось, что им не хватало желания.
Таким образом, эпигенетические механизмы управления экспрессией генов, такие как метилирование ДНК, которые устанавливаются в мозге в период внутриутробного развития или в раннем детстве, играют важную роль в формировании склонности к физическим нагрузкам. Поскольку снижение физической активности в настоящее время способствует глобальной эпидемии ожирения, понимание этих процессов становится все более важным.
Статья H.MacKay et al. DNA methylation in AgRP neurons regulates voluntary exercise behavior in mice опубликована в журнале Nature Communications.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Baylor College of Medicine: Scientists create ‘epigenetic couch potato’ mouse.