Принято считать, что на здоровье будущего ребенка влияют образ жизни матери и факторы внешней среды, воздействующие на ее организм, и не только во время беременности. Однако все больше исследований показывают, что все это справедливо и по отношению к отцу
Самые важные дни в развитии эмбриона – первые, когда оплодотворенная яйцеклетка только начинает делиться. Именно это время во многом определяет здоровье будущего ребенка, а сбои на этой стадии все чаще связывают с высоким риском развития таких заболеваний, как нарушения обмена веществ, болезни сердечно-сосудистой системы и др.
С другой стороны, как свидетельствуют исследования на круглых червях-нематодах и лабораторных мышах, к метаболическим и поведенческим расстройствам особи могут приводить, как это неудивительно, и обстоятельства жизни отца. Так, у потомков самцов мышей, которых содержали на высокожировой диете (модели нездорового питания человека), отмечается устойчивость к гормону инсулину и нарушение толерантности к глюкозе, которые являются факторами риска развития сахарного диабета и сердечно-сосудистых заболеваний. А воздействие хронического стресса на родителя-мышь ведет к измененной реакции на стресс и к поведенческим нарушениям у его детей.
Молекулярные механизмы отцовского влияния остаются не до конца понятными. Однако известно, что важную роль в них играет эпигенетическое (надгеномное) наследование. Эпигенетика изучает регуляторные механизмы, изменяющие не на сами гены, а на их активность, «включение» и «выключение».
К таким механизмам относится метилирование ДНК – добавление к определенным участкам метильных групп (СН3-), а также модификация белков-гистонов (на них, как на катушки, намотана нить ДНК), которая влияет на доступность тех или иных генов. Еще один известный эпигенетический механизм – регуляция работы генов малыми некодирующими РНК, которые сами не являются матрицами для синтеза белка.
Все три механизма могут работать в сперматозоидах, включая и малые РНК, которые могут находиться в них в разном составе и количестве и позже влиять на работу генов уже в делящейся яйцеклетке. Ученые из Калифорнийского университета в Санта-Крузе (США) изучили, каким образом одна из таких некодирующих РНК (под трудно запоминаемым названием tRFValCAC) поступает в сперматозоиды мышей и влият на ранние стадии развития зародыша.
Эта малая РНК, ранее обнаруженная в сперматозоидах мышей, является фрагментом транспортной РНК. Молекулы tRFValCAC накапливаются в придатках яичка (эпидидимисах), представляющих собой длинные, узкие, компактно свернутые протоки, выстланные эпителием. Придатки служат местом созревания и депонирования сперматозоидов, поступающих туда из яичек. Эпителиальные клетки эпидидимиса высвобождают малую РНК, которая попадает в сперматозоиды в составе «межклеточных посылок» – внеклеточных везикул.
Когда ученые сразу после оплодотворения яйцеклеток стали блокировать в них работу tRFValCAC, то обнаружили задержку клеточного деления. Во многих случаях развитие эмбрионов вообще останавливалось, даже не достигнув стадии, на которой они обычно имплантируются в стенку матки. Это стало подтверждением, что tRFValCAC регулирует работу генов, участвующих в делении клетки, организации хромосом и сплайсинге (созревании) кодирующей РНК.
Количество tRFValCAC в сперматозоидах может быть разным. Ученые определили белок (гетерогенный ядерный рибонуклеопротеин A/B, hnRNPAB), который связывается с этой малой РНК в эпителиальных клетках эпидидимиса и отвечает за ее «упаковку» во внеклеточные везикулы. В конечном итоге именно этот белок определяет, сколько таких регуляторных молекул окажется в зрелом сперматозоиде. С другой стороны, известно, что на уровни специфических РНК в сперматозоидах могут влиять такие факторы, низкобелковая/высокожировая диета и повышенная температура. Возможно, именно они и определяют работу белка-«сортировщика» hnRNPAB.
Результаты этого исследования в очередной раз подтвердили гипотезу, что изменения в составе малых РНК сперматозоидов могут перепрограммировать раннее развитие и способствовать риску появления заболеваний в будущем. Изучение механизма эпигенетического отцовского наследования может помочь понять межпоколенную передачу ряда заболеваний, а в долгосрочной перспективе – установить маркеры риска их развития у потомства и разработать новые стратегии их предупреждения.
А пока ученые изучают мышей, нам стоит задуматься о том, что мы можем напрямую передать своим детям не только доставшиеся по наследству гены, но и «плоды» своих собственных нездоровых привычек или тяжелых условий жизни. И это, что важно, касается обоих родителей.
Фото: https://ru.freepik.com
Публикации по теме:
Мужское бесплодие: Кто виноват, и Что делать?
МикроРНК сперматозоидов тренированного отца обеспечивает детям выносливость и «здоровый» метаболизм
Круглые черви-нематоды способны напрямую использовать опыт поколений