Заболеваемость сахарным диабетом и преддиабетом за последние десятилетия увеличилась в разы: к примеру, в США эти состояния фиксируют у почти 100 млн человек. Важное значение для борьбы с этими заболеваниями имеет выявление факторов риска, которые поддаются коррекции. И одним из них может быть дефицит витамина D во время беременности
В процессе внутриутробного развития есть критический период, когда геном эмбриона может «перепрограммироваться» в ответ на стимулы окружающей среды, т. е. исходящие от материнского организма. Такие изменения представляют собой эпигенетические модификации, которые не затрагивают саму последовательность ДНК, но определяют, какие из генов будут работать, а какие – «молчать». Этот процесс может быть адаптивным (приспособительным) или иметь нежелательные последствия, например предрасположенность к таким нарушениям обмена веществ, как сахарный диабет и ожирение.
Сахарный диабет, при котором в крови повышается уровень «сахара» (глюкозы), связан с недостатком выработки и (или) снижением чувствительности тканей к гормону инсулину. Известно, что существует связь между инсулинорезистентностью и уровнем метилирования ДНК – основным типом эпигенетической модификации. При метилировании ДНК к нуклеотидам цитозинам в регуляторной области генов присоединяются метильные группы (-CH₃), в результате чего ген «выключается».
С другой стороны, с развитием инсулинорезистентности и гипертонии связана делеция (потеря участка) в гене, кодирующем рецептор витамина D, у иммунных клеток макрофагов (эти иммунные клетки подвижны и присутствуют почти во всех тканях). Также известно, что дефицит самого витамина D может способствовать низкому весу тела новорожденных, что повышает их предрасположенность к ожирению и диабету. И такое не редкость: так, в США дефицит этого витамина отмечают примерно у 60–80 % беременных женщин.
Исследователи из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе (США) подробно изучили механизм, связывающий дефицит витамина D во время беременности, эпигенетические изменения в геноме эмбриона, работу иммунных клеток и развитие сахарного диабета 2-го типа.
Ранее ученые уже показали, что у мышат, рожденных от матерей с дефицитом витамина D, развивается диабет даже в том случае, если им сразу после рождения давать достаточное количество витамина D. Сейчас ученые трансплантировали обычным мышам гемопоэтические стволовые клетки (недифференцированные предшественники клеток крови), взятые от плода матери с дефицитом витамина D. Удивительно, но у этих животных также развился диабет – он был буквально «трансплантирован» вместе со стволовыми клетками!
Оказалось, что дефицит витамина D подавляет в стволовых клетках, которые дифференцируются в макрофаги, активность гена Jarid2 – одного из ключевых эпигенетических регуляторов процессов развития. А это приводит к активации генов, связанных с дифференцировкой клетки. В результате такие макрофаги начинают активно продуцировать регуляторную микроРНК miR106-5p, которая подавляет другой молекулярный каскад. Ключевым ферментом этого сигнального пути служит киназа АKT, вовлеченная в регуляцию клеточного размножения, роста и выживания.
Такие «измененные» макрофаги способствуют развитию воспаления, когда обитают в жировой ткани. Главное же здесь то, что в результате всех этих сложных молекулярных взаимодействий, в основе которых лежит дефицит витамина D, жировая ткань становится нечувствительной к инсулину.
Эта работа была выполнена на лабораторных животных, однако исследователи обнаружили аналогичные молекулярные изменения и в иммунных клетках, выделенных из пуповинной крови беременных женщин с дефицитом витамина D. Теперь нужны клинические испытания, чтобы доказать, что массовый скрининг беременных на уровень витамина D и коррекция его дефицита снизят долгосрочный риск метаболических нарушений у детей.
Фото: https://commons.wikimedia.org и https://en.wikipedia.org