Science：祖母的表观遗传“原罪”

　　

生物通报道  如果一名孕妇营养不良，由于所谓的“表观遗传”效应，她的孩子罹患肥胖症和2型糖尿病的风险要高于一般人。一项小鼠新研究证实，妊娠期的这种营养“记忆”还可通过雄性后代的精子传递给下一代，提高她们孙辈的疾病风险。换句话说，其印证了一句老的格言“你祖母的饮食都会影响你”。这项研究还对表观遗传效应如何代代相传，以及它们将持续造成多久的影响提出了一些疑问。

我们会遗传来自父母的一些特征，这一机制已得到很好地理解：我们分别从我们的父母那里继承了自身一半的基因。然而，对于表观遗传效应，即父母的环境“记忆”代代相传的机制却知之甚少（延伸阅读：Nature头条：父母的表观遗传“原罪” ）。当前最充分了解的是“甲基化作用”引起的表观遗传效应，通过将将甲基分子附着到我们的DNA上，这一机制发挥作用开启或关闭一些基因。

在发表于《科学》（Science）杂志上的一项研究中，一个国际研究小组证实环境诱导的甲基化作用只发生在我们基因组的某些区域，但出乎意料的是，这些甲基化模式并不会无限期地传递下去。

在剑桥大学和哈佛医学院Joslin糖尿病中心的领导下，研究人员利用小鼠模拟了妊娠期营养不良对于后代的影响，并探讨了这种影响代代相传的机制。如预期的一样，营养不良母亲的雄性后代比平均瘦小，如果喂给正常饮食，它们会发展为糖尿病。令人惊讶的是，这些小鼠的后代仍然出生瘦小，在成年期会形成糖尿病，尽管它们的母亲从未经受营养不良。

剑桥大学遗传学系教授Anne Ferguson-Smith说：“当食物紧缺时，孩子有可能出生即被‘预编程’以应对营养不良。如果突然出现食物丰盛的情况，他们的身体无法应对，就可能形成糖尿病等代谢疾病。我们需要了解几代人之间是如何发生适应性改变的，这或许可以帮助我们理解当今我们的社会创纪录的肥胖和2型糖尿病水平。”

为了观察这一效应如何传递，研究人员在后代糖尿病发病之前对它们的精子进行分析，检测了甲基化模式。他们发现相对于对照精子，小鼠111区域的DNA较少甲基化。这些区域往往聚集在DNA的非编码区域——这些DNA区域负责调控小鼠的一些基因。他们还证实在孙代中，靠近这些甲基化区域的一些基因不能正确发挥功能——后代遗传了祖母的营养不良“记忆”。

出乎意料的是，当研究人员检测孙代精子的DNA时，发现一些甲基化改变已经消失：祖母营养不良的记忆已从DNA中清除——至少不再通过甲基化传递。

哈佛医学院Joslin 糖尿病中心的Mary-Elizabeth Patti 博士说：“这是一个巨大的惊喜：表观遗传学教条认为这些甲基化模式有可能会世代存留下去。从进化的角度来看，它是有意义的。我们的环境一直在改变，我们可以从忍受饥荒转为享受盛宴，我们的身体需要能够适应。表观遗传改变实际上有可能逐渐地减弱。这使得我们乐观地认为，对于我们社会肥胖和糖尿病问题的所有表观遗传影响或许也是可以限制或是可逆的。”

研究人员现正检测表观遗传效应是否不再对曾孙及他们的后代造成影响。这样的话，如果“你祖母的饮食会影响你”这句话是对的，那么“你曾祖母的饮食也会影响你”就有可能未必是正确的了。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文索引：

Radford, EJ et al. In utero undernourishment perturbs the adult sperm methylome and intergenerational metabolism. Science; 11 July 2014