Как диета у самцов крыс влияет на поведение потомства

В декабре 2015 года в журнале Psychoneuroendocrinolog была опубликована статья под названием "Как  ограничение потребляемых самцом калорий до момента зачатия изменяет тревожное поведение будущего потомства крыс". Ресурс serious-science попросил одного из авторов, доктора Антонину Говик из RMIT University, прокомментировать результаты исследования.

Роль отцов

Появившиеся доказательства указывают на то, что окружающая самцов среда  до момента зачатия может оказать сильное влияние на будущие поколения. В то время как о переживании матерью стрессовых ситуаций наподобие ограничения калорий (ОК) и повышения кортикостерона и их влиянии на поведенческие и физиологические особенности потомства известно достаточно много, то о влиянии этих же факторов по отцовской линии известно мало. Следовательно, цель данного исследования состояла в том, чтобы определить, оказывает ли ОК или высокий уровень кортикостерона [Кортикостерон – малозначимый и сравнительно малоактивный глюкокортикоидный гормон коры надпочечников у человека. Однако у крысы кортикостерон является основным и наиболее активным для неё глюкокортикоидом, подобно кортизолу у человека] у самца до момента зачатия влияние на поведенческий и эндокринный профиль первого поколения потомков мужского пола. Для этого исследования мы ограничили количество потребляемых крысами калорий примерно на 25 процентов, а  содержащих кортикостерон добавок  до 200 мкг / мл, в течение приблизительно 6 недель до спаривания. Как и ожидалось, самцы, подвергшиеся ОК, демонстрировали снижение прироста массы и понижение тревожности на поведенческом уровне.

Важно отметить, что у взрослого потомства от крыс мужского пола, подвергшихся ОК, в сравнении с контрольным потомством, выявили следующие наследуемые признаки: сниженный вес, маленький объем потребляемой пищи и концентрации сывороточного лептина, что указывает на далеко идущие последствия отцовского ОК, влияющее на обмен веществ. Кроме того, "ОК потомство" продемонстрировало снижение тревожности в поведении у ряда испытуемых грызунов. В свою очередь у потомства самцов, которым давали кортикостерон, не удалось выявить отличия от контрольной группы. В совокупности эти данные свидетельствуют о наличии у потомства фенотипических признаков, передаваемых по мужской линии, сформированных под воздействием диетической среды. Эта передача потенциально может носить эпигенетический характер и осуществляться при помощи модификации отцовской зародышевой клетки.

ОК у родителей и эпигенетика

Давно и хорошо известно, что диета самки в перинатальный период влияет на здоровье, физиологию и поведение потомства на протяжении всей жизни. Интересно, что влияние фактора диеты распространяется на целый ряд поколений, а это указывает на трансгенерационный эффект материнской диеты. Как полагают ученые, данный эффект носит эпигенетический характер, а недавнее выявление новых эпигенетических механизмов еще дальше продвинуло исследователей в понимании роли наследуемого фенотипа питания по материнской линии. Эпигенетическое наследование регулирует экспрессию [выраженность] генов и, таким образом, различные фенотипические компоненты, такие как: поведение, физиология, метаболизм и т.д., при помощи механизмов, которые не затрагивают последовательность ДНК. Влияние отцовской диеты на формирование фенотипа потомства не изучено до такой степени, как влияние материнской. Исследования, основанные на архивных данных из голодающих регионов, безусловно, указывают на роль отцовской диеты в изменении здоровья покойных. Именно это в сочетании с пониманием  эпигенетических и  трансгенерационных механизмов наследования побудило нас провести данное исследование.

Будущие направления исследования

Наши результаты показывают, что отцовская диета может влиять на поведение и физиологию потомства. Эти данные порождают целый ряд направлений для будущих исследований. А именно существует необходимость:
1) подробно охарактеризовать изменения в выраженности генов: мы знаем, что по отцовской линии ОК влияет на поведение потомства, физиологическую и эндокринную системы, однако, остается неясным, какие именно гены и как выраженность генов изменяется из-за отцовского ОК;
2) определить, носят ли отцовские пищевые привычки трансгенерационный характер: мы выяснили, что прямое потомство наследует эффекты отцовской диеты, но мы должны проанализировать последующие поколения, чтобы определить, являются ли эти изменения трансгенерационными и если да, то в каком количестве они закрепляются на фенотипическом уровне;
3) определить эпигенетические механизмы, ответственные за этот эффект. На данном этапе мы не знаем, как именно передается информация о диетических условиях окружающей среды через мужские половые клетки. Остается неясным, какое именно участие принимает в этом такие эпигенетические процессы как: метилирование ДНК, модификации гистонов и / или кодированная / некодированная  РНК.
Понадобится много времени, прежде чем ученые дадут хоть какие-нибудь ответы. Но, несмотря на это, исследования в данной области имеют глубокое значение для понимания функционирования человеческого организма и стоят потраченных усилий.