Streszczenie: Dieta ojca przed poczęciem może mieć wpływ na zdrowie jego dzieci, a zwłaszcza na ich podatność na choroby metaboliczne. Badanie, w którym wykorzystano dane z modelu kohortowego LIFE Child i modeli mysich, wykazało, że dieta ojca wpływa na RNA plemników, wpływając na ekspresję genów u potomstwa. Podkreśla to znaczenie zdrowia ojca w opiece profilaktycznej.

Kluczowe fakty:

1. Dieta ojca wpływa na masę ciała dzieci i ryzyko chorób metabolicznych poprzez RNA plemników.
2. Wysokotłuszczowa dieta ojca u myszy doprowadziła do powstania u potomstwa zwiększonej skłonności do chorób metabolicznych.
3. Profilaktyczna opieka zdrowotna nad przyszłymi ojcami, skupiająca się na diecie, może zmniejszyć ryzyko chorób u dzieci.

Źródło: Helmholtza

Dr Raffaele Teperino, kierownik grupy badawczej „Epigenetyka środowiskowa” w Helmholtz Monachium, wraz ze swoim zespołem badawczym zbadał wpływ diety ojca na zdrowie dzieci, a konkretnie wpływ diety przed poczęciem.

Naukowcy skupili się na specjalnych małych cząsteczkach RNA w plemnikach, znanych jako mitochondrialne fragmenty tRNA (mt-tsRNA, patrz tło). Te RNA odgrywają kluczową rolę w dziedziczeniu cech zdrowotnych poprzez regulację ekspresji genów.

Do swoich badań naukowcy wykorzystali dane z kohorty LIFE Child, która obejmuje informacje od ponad 3000 rodzin.

Analizy wykazały, że masa ciała ojca wpływa na masę ciała dzieci i ich podatność na choroby metaboliczne.

Wpływ ten istnieje niezależnie od innych czynników, takich jak waga matki, genetyka rodziców czy warunki środowiskowe.

Dieta ojca wpływa na dzieci

Aby zweryfikować wyniki analizy, zespół badawczy przeprowadził następnie eksperymenty na myszach. Myszy te karmiono dietą wysokotłuszczową, czyli karmą o wyższej zawartości tłuszczu niż normalna dieta.

Miało to wpływ na narządy rozrodcze zwierząt, w tym najądrza. Najądrza to obszar męskiego układu rozrodczego, w którym dojrzewają świeżo utworzone plemniki.

„Nasze badanie pokazuje, że plemniki wystawione na dietę wysokotłuszczową w najądrzach myszy dały potomstwu zwiększoną skłonność do chorób metabolicznych” – mówi Raffaele Teperino.

Aby pogłębić ustalenia, zespół badawczy przeprowadził dodatkowe badania w laboratorium. Stworzyli zarodki poprzez zapłodnienie in vitro (zapłodnienie „w probówce”).

Kiedy zespół Teperino użył nasienia myszy narażonych na dietę wysokotłuszczową, odkrył we wczesnych embrionach mt-tsRNA z tych plemników, znacząco wpływające na ekspresję genów. To z kolei wpływa na rozwój i zdrowie potomstwa.

„To badanie potwierdza naszą hipotezę, że fenotypy nabyte w ciągu życia, takie jak cukrzyca i otyłość, są przekazywane z pokolenia na pokolenie za pośrednictwem mechanizmów epigenetycznych. W tym przypadku epigenetyka służy jako molekularne połączenie między środowiskiem a genomem, nawet ponad granicami pokoleniowymi.

„Następuje to nie tylko w linii matczynej, ale, jak wskazują wyniki naszych badań, także w linii ojcowskiej” – wyjaśnia prof. Martin Hrabě de Angelis, współautor tego badania i dyrektor ds. badań w Helmholtz Monachium.

Profilaktyka zdrowotna dla mężczyzn pragnących zostać ojcami

Odkrycia badaczy z Helmholtz Monachium podkreślają rolę zdrowia ojców przed poczęciem i oferują nowe podejście do profilaktycznej opieki zdrowotnej: „Nasze wyniki sugerują, że profilaktycznej opiece zdrowotnej dla mężczyzn pragnących zostać ojcami należy poświęcić więcej uwagi i że należy opracować programy w tym celu, zwłaszcza jeśli chodzi o dietę” – mówi Teperino.

„Może to zmniejszyć ryzyko chorób takich jak otyłość i cukrzyca u dzieci”.

Wstęp: Pośredni wpływ ojców

Mitochondria są często określane jako elektrownie komórki. Mają własne DNA, niezależne od DNA w jądrze komórkowym. Ten mitochondrialny DNA (mt-DNA) wytwarza białka w mitochondriach poprzez pośredni mt-RNA i jest zazwyczaj dziedziczony od matki do potomstwa.

Wcześniej zakładano, że ojcowie nie biorą udziału w składzie genetycznym mitochondriów ich potomstwa. Jednak ostatnie badania, takie jak to, pokazują, że plemniki przenoszą fragmenty mt-RNA („mt-tsRNA”) do komórki jajowej podczas zapłodnienia.

mt-tsRNA odgrywają rolę w epigenetyce, regulując ekspresję genów we wczesnym zarodku: mogą pośrednio wpływać na rozwój i zdrowie potomstwa poprzez modyfikację aktywności niektórych genów w mitochondriach.

Zatem ojcowie mają istotny, choć pośredni, wpływ na imprinting genetyczny mitochondriów, a tym samym na metabolizm energetyczny swoich dzieci.

O tej diecie i nowościach z badań nad rozwojem układu nerwowego

Autor: Werena Koscia
Źródło: Helmholtza
Kontakt: Verena Coscia – Helmholtz
Obraz: Zdjęcie przypisuje się Neuroscience News

Orginalne badania: Otwarty dostęp.
„Epigenetyczne dziedziczenie mitochondrialnego RNA indukowanego dietą i przenoszonego przez plemniki” Raffaele Teperino i in. Natura

Abstrakcyjny

Epigenetyczne dziedziczenie mitochondrialnego RNA indukowanego dietą i przenoszonego przez plemniki

Plemniki zawierają złożoną i wrażliwą na środowisko pulę małych niekodujących RNA (sncRNA), które wpływają na rozwój potomstwa i fenotyp dorosłych. Nie jest w pełni jasne, czy plemniki w najądrzach są bezpośrednio podatne na bodźce środowiskowe.

Tutaj zastosowaliśmy dwa różne paradygmaty ostrej diety wysokotłuszczowej przed poczęciem, aby przeanalizować udział najądrzy i jąder w puli sncRNA plemników i zdrowiu potomstwa.

Pokazujemy, że plemniki najądrza, ale nie rozwijające się komórki rozrodcze, są wrażliwe na środowisko i identyfikują mitochondrialne tRNA (mt-tRNA) i ich fragmenty (mt-tsRNA) jako czynniki przenoszone przez plemniki. U ludzi mt-tsRNA w plemnikach koreluje ze wskaźnikiem masy ciała, a nadwaga ojca w chwili poczęcia podwaja ryzyko otyłości u potomstwa i pogarsza zdrowie metaboliczne.

Sekwencjonowanie sncRNA nasienia myszy z mutacją genów zaangażowanych w funkcję mitochondriów oraz fenotyp metaboliczny ich potomstwa typu dzikiego sugerują, że zwiększenie poziomu mt-tsRNA następuje po dysfunkcji mitochondriów.

Transkryptomika pojedynczego zarodka genetycznie hybrydowych zarodków dwukomórkowych wykazała transfer mt-tRNA ze plemnika do oocytu podczas zapłodnienia i zasugerowała ich udział w kontroli transkrypcji wczesnego zarodka.

Nasze badanie potwierdza znaczenie zdrowia ojca w chwili poczęcia dla metabolizmu potomstwa, pokazuje, że mt-tRNA są indukowane dietą i przenoszone przez plemniki, a także demonstruje, w warunkach fizjologicznych, transfer mitochondrialnego RNA plemnika z ojca na potomstwo podczas zapłodnienia.