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先天or后天? 是什么导致了肥胖和糖尿病?

日期: 2019-05-21
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先天or后天? 是什么导致了肥胖和糖尿病?

众所周知,环境和生活方式会在不改变遗传密码的情况下影响我们的基因功能。近日,一篇综述文章总结了过去10年的研究,表明这是如何导致肥胖和2型糖尿病的。

“先天或后天”是一个我们都很熟悉的说法。基因决定了我们的许多特征,但是后天因素和环境也同样会产生影响。

对于肥胖和2型糖尿病来说,我们很容易遵循一种简单直白的思路:如果每天摄入的能量超过了身体所需,体重就会增加,而这就会使我们容易患2型糖尿病。一旦改变生活方式并减轻体重,我们的脂肪细胞和胰腺就会恢复。

然而,这个简单的思路却带来了很多悬而未决的问题:为什么有些人减肥比其他人更快,即使都遵循相同的饮食模式或运动方案?为什么有些人会患上2型糖尿病,而另一些人则不会?即使他们的遗传风险相似。

先天or后天? 是什么导致了肥胖和糖尿病?

表观遗传学可能会解决其中一些问题。它是一个相对年轻的遗传学领域,研究基因功能的可遗传变化。那么,表观遗传学能解释不断上升的肥胖率和2型糖尿病吗?

表观基因组

表观遗传修饰是影响基因功能的一种方式。

DNA甲基化就是一种表观遗传修饰。当DNA中称为甲基的小化学标签附着于胞嘧啶碱基时,就会发生这种情况。该甲基化关闭基因。

我们从父母那里继承一些表观遗传标记,但很多标记会在我们一生中自发地发生变化,使我们每个人都具有一个独特的表观基因组。

近日发表在《Cell Metabolism》上的这篇研究,瑞典隆德大学的研究人员回顾了对人类参与者进行的研究,这些研究调查了DNA甲基化是如何导致肥胖和2型糖尿病的。

先天or后天? 是什么导致了肥胖和糖尿病?


该研究通讯作者、糖尿病中心的Charlotte Ling教授解释说:“表观遗传学仍然是一个相对较新的领域,但我们现在知道,表观遗传机制在疾病发展中起着重要作用。”

先天or后天? 是什么导致了肥胖和糖尿病?

在这篇论文中,研究人员在整个基因组中发现了许多表观遗传修饰,可以在一定程度上预测一个人的体重指数(BMI)。

在对比2型糖尿病患者和健康胰岛中的DNA甲基化位点时,一项研究在这两组参与者中确定了近2.6万个不同区域。

但Lind谨慎地指出,目前尚不清楚这些变化是否是2型糖尿病的原因还是结果。

饮食、运动和衰老

大量证据表明肥胖和2型糖尿病与高糖、高脂的西式饮食之间存在关联。表观遗传研究可以告诉我们原因。

Ling解释说:“持续5天摄入高脂肪饮食(模拟了很多肥胖人士的饮食)能够改变人类骨骼肌和脂肪组织中的基因表达和甲基化模式。重要的是,与通过控制饮食来逆转甲基化相比,过度饮食诱导的甲基化变化似乎更加容易。”

她继续说:“运动也会影响表观基因组。单次运动和长期运动都会改变骨骼肌和脂肪中的DNA甲基化,但基因靶点有所不同。

研究合著者、博士后研究员Tina Rönn说:“表观遗传学可以解释为什么不同的人对运动有不同的反应。”

随着我们年龄的增长,表观遗传基因组会继续发生改变,因此衰老也可能是表观遗传变化的驱动因素。有研究表明肥胖和随着年龄增长出现的表观遗传学漂移存在关联,但目前对这种现象发生的原因尚不清楚。

下一代会发生什么?

对啮齿动物的研究表明,它们可以将与肥胖和2型糖尿病相关的一些表观遗传标记传递给下一代。在人类中,这种类型的研究尚处于起步阶段,但已经出现一些有趣的结果。

有些研究表明,如果母亲在怀孕期间经常饥饿,那么她们的下一代患肥胖和葡萄糖耐受不良的风险更高,这也许是由于瘦素基因的甲基化出现了变化。

然而,在下一代表观基因组中留下印记的不只是母亲。肥胖男性的精子具有独特的DNA甲基化模式,这种模式在减肥手术后会发生改变。

对健康意味着什么?

Ling和Rönn建议在基因组中的已知风险位点使用DNA甲基化作为生物标记,以帮助识别那些发生肥胖和2型糖尿病风险较高的个体。在更好的生物标记帮助下,有可能显示DNA甲基化位点是重要的风险因素,然后使用药物来改变甲基化模式。

事实上,这种表观遗传药物已经存在。科学家已经在其他条件下对它们进行了测试,例如某些类型的白血病。

最近的一项研究表明,一种名为MC1568表观遗传药物(组蛋白脱乙酰化酶抑制剂)能够改善2型糖尿病患者捐赠胰岛的胰岛素分泌能力。

研究人员总结道:“表观遗传修饰的暂时性和可逆性为未来肥胖和2型糖尿病预测和治疗概念的靶点提供了一个开放的领域。重要的是,我们要记住,DNA甲基化只是表观修饰的一种。随着这一研究领域的逐渐扩展,我们一定会取得更多有趣的发现。”

导致肥胖和2型糖尿病的到底是先天还是后天因素?目前看来,平息这场争论还需要一些时日。

转自中国生物技术网


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