Diet tinggi lemak pada bapa membawa kepada metabolisme glukosa terjejas pada anak perempuan • Dmitry Kiryukhin • Berita Sains mengenai "Unsur" • Genetik, Perubatan

Diet tinggi pada bapa membawa kepada metabolisme glukosa terjejas pada anak perempuan

Zucker tikus. Garis tikus ini diperolehi di bawah keadaan makmal dan membawa beberapa mutasi. Obesiti, jisim otot yang berkurangan, rintangan insulin, tahap glukosa darah tinggi, dan peningkatan rembesan insulin adalah ciri-ciri tikus seperti itu. Tikus Zucker digunakan sebagai model dalam kajian obesiti dan diabetes jenis 2. Imej dari www.harlan.com

Bolehkah faktor luaran yang mempengaruhi ibu bapa mempengaruhi aktiviti gen dalam anak mereka? Bagaimanakah ini boleh dikaitkan dengan penyebaran gangguan metabolik (obesiti, diabetes, sindrom metabolik)? Telah lama diketahui bahawa obesiti menimbulkan perkembangan diabetes mellitus (penyakit yang berkaitan dengan kehilangan kemampuan sel untuk menyerap glukosa dari darah). Oleh itu, di dunia moden, diabetes akan memberi kesan kepada lebih ramai orang. Para penyelidik dari Australia mendapati bahawa dalam tikus, obesiti pada lelaki membawa kepada hakikat bahawa anak perempuan mereka mengalami gangguan metabolisme glukosa, ciri diabetes. Ini disertai oleh perubahan dalam aktiviti gen, yang mungkin diwarisi dari bapa kepada anak perempuan.

Glukosa adalah sumber utama tenaga bagi sel-sel badan.Oleh itu, haiwan cuba mempertahankan konsentrasi dalam darah pada tahap yang tetap. Selepas pengambilan, glukosa memasuki darah dalam kuantiti yang banyak, dan sel-sel perlu menyerapnya secara lebih intensif daripada biasa. Pengguna utama glukosa adalah sel hati, otot, dan sel-sel lemak. Agar glukosa ditembusi melalui membran sel, pembawa protein – glukosa (pengangkut glukosa) mesti digabungkan ke dalamnya. Pengangkut glukosa yang lebih banyak di permukaan sel, semakin kuat ia akan menyerap glukosa. Nah, jika tidak, maka tiada molekul glukosa memasuki sel, tidak kira berapa banyak darahnya.

Bilangan molekul pengangkut glukosa dikawal oleh insulin. Hormon ini, bertindak di atas sel, mencetuskan pelepasan molekul transporter baru ke membran sel, dengan itu mengawal jumlah glukosa dalam darah. Oleh itu, insulin dilepaskan ke dalam darah selepas makan dari sel-sel β-pankreas, di mana ia disintesis.

Dalam kes pelanggaran mekanisme peraturan glukosa dalam darah, diabetes mellitus berkembang. Mungkin terdapat beberapa sebab untuknya. Pertama, ia adalah pemusnahan sel-sel β (diabetes jenis 1, atau bergantung kepada insulin).Ia boleh disebabkan oleh penyakit autoimun di mana tubuh menghasilkan antibodi terhadap protein sendiri, dan ini adalah penyebab utama diabetes jenis 1. Kedua, penyakit ini mungkin dikaitkan dengan pelanggaran sintesis insulin oleh sel, rembesannya, keupayaan sel untuk bertindak balas dengan betul terhadap hormon (diabetes jenis 2 atau insulin-independent). Walau bagaimanapun, jumlah glukosa dalam darah meningkat, dan sel-selnya bertukar kepada sumber tenaga alternatif – lemak dan asid amino.

Diabetes adalah berbahaya kerana ia disertai dengan perubahan radikal dalam metabolisme. Mereka membawa kepada kerosakan visual, kerja buah pinggang, saluran darah, koma diabetes boleh berkembang.

Kedua-dua jenis kencing manis disebabkan oleh kedua-dua kecenderungan genetik dan faktor luaran. Hari ini, diabetes jenis 2 berada di tempat pertama. Ini disebabkan oleh perubahan dalam gaya hidup orang moden: kerja tidak aktif dan tahap pendapatan yang tinggi telah membawa kepada fakta bahawa seseorang mendapat lebih banyak kalori daripada makanan daripada keperluannya. Ia menyebabkan obesiti. Sebaliknya, obesiti membawa kepada kerosakan pankreas,menghasilkan insulin, dan kemerosotan keupayaan sel-sel hati, otot dan tisu adiposa untuk bertindak balas terhadap hormon ini (rintangan insulin). Oleh itu, dalam obesiti, kekurangan insulin dan penentangan terhadap insulin berkembang. Oleh itu, badan, cuba untuk mengimbangi kekurangan insulin yang jelas, meningkatkan pengeluarannya. Beban pada pankreas meningkat. Rintangan insulin sahaja tidak semestinya membawa kepada perkembangan diabetes. Tetapi jika atas sebab tertentu pankreas tidak dapat mengimbangi kekurangan hormon, ia akan membawa kepada penyakit.

Jelas, obesiti bukan sahaja mengancam tubuh, tetapi juga boleh membahayakan keturunannya. Hari ini diketahui bahawa jika tikus betina diberi makan dengan banyak lemak, anak mereka akan mengalami obesiti dan diabetes. Tetapi bagaimanakah cara hidup bapa menjejaskan kesihatan kanak-kanak? Khususnya, bolehkah tingkah laku bapa membangkitkan perkembangan penyakit metabolik, seperti diabetes, dalam keturunannya?

Para penyelidik dari Australia memutuskan untuk menjawab soalan ini. Mereka membahagikan tikus menjadi dua kumpulan, di mana masing-masing adalah perempuan dan lelaki.Dalam kumpulan pertama, lelaki diberi makanan dengan kandungan lemak tinggi (kami akan memanggil mereka kumpulan VZhD, diet VZhD dengan kandungan lemak tinggi), dan dalam kumpulan kedua, makanan biasa (kumpulan kawalan). Perempuan dalam kedua-dua kumpulan diberi makanan dengan kandungan lemak biasa. Untuk membuat kesimpulan tentang kesan pemberian makanan kepada anak-anak, para penyelidik membandingkan keturunan yang diperolehi dalam kumpulan ini.

Seperti yang dijangka, lelaki yang menerima makanan berlemak tebal, lebih banyak lemak, dan mengurangkan jisim otot. Di samping itu, jumlah glukosa dalam darah mereka selepas makan berkurangan lebih perlahan daripada kumpulan kawalan. Ini dipanggil penurunan toleransi glukosa adalah salah satu tanda-tanda ciri kencing manis. Jumlah insulin dalam darah adalah lebih tinggi dalam kumpulan HR daripada kumpulan kawalan: pankreas cuba mengimbangi kadar pengambilan glukosa yang tidak mencukupi oleh sejumlah besar hormon. Ini akhirnya boleh membawa kepada memakai pankreas. Oleh itu, lelaki menunjukkan tanda-tanda kencing manis.

Dan apa perubahan yang berlaku dalam anak? Ternyata di bawah keadaan normal pemakanan pada anak perempuan yang dilahirkan dari WJD lelaki (mari kita panggil mereka "Anak perempuan WRD"), jumlah glukosa dan insulin dalam darah adalah normal.Kemudian saintis memeriksa bagaimana wanita tersebut menghadapi asimilasi sejumlah besar glukosa yang diperolehi dalam satu hidangan (ujian dengan beban gula). Adalah ternyata bahawa anak-anak perempuan VZhD selepas beban gula mempunyai jumlah glukosa yang lebih tinggi dalam darah daripada dalam kawalan (mengurangkan toleransi glukosa). Pada masa yang sama, jumlah insulin dalam darah wanita tersebut hampir dua kali lebih rendah berbanding dengan kawalan. Dengan umur, perubahan negatif pada anak perempuan VZhD berkembang.

Keupayaan terjejas untuk menyerap glukosa dengan cekap dari darah mungkin disebabkan oleh ketidakupayaan pankreas untuk menghasilkan jumlah insulin yang tepat kerana sebarang kerosakan. Oleh itu, pada peringkat seterusnya kajian, saintis memeriksa sama ada terdapat sebarang perubahan dalam sel-sel β pankreas yang menghasilkan insulin. Sel-sel ini adalah sebahagian daripada pulau kecil Langerhans – kumpulan sel yang menghasilkan hormon. Ternyata saiz pulau-pulau ini dalam wanita WJD menurun, dan ruang yang ditempati oleh sel-sel β juga berkurang. Para saintis telah mencadangkan bahawa bilangan sel sudah cukup untuk mengekalkan glukosa pada tahap normal, tetapi mereka tidak menghadapi sintesis insulin dengan peningkatan jumlah glukosa dalam ujian dengan beban gula.Oleh itu, memberi makan kepada lelaki dengan diet tinggi lemak menyebabkan anak-anak perempuan mereka mempunyai sel yang menghasilkan insulin yang kurang. Oleh itu, mereka menghadapi lebih teruk dengan mengawal kepekatan gula dalam darah.

Bolehkah pengurangan jumlah sel β dalam eksperimen ini disebabkan oleh sebab genetik? Para saintis menganalisis keadaan gen sel pankreas pada wanita dari V. Ternyata kerja gen 642 telah berubah. Pada haiwan, mereka bertanggungjawab untuk metabolisme glukosa dan insulin, pengangkutan bahan dalam sel dan strukturnya. Mekanisme yang dikendalikan oleh gen ini terlibat dalam pembangunan pankreas dan rembesan insulin dari sel-sel di mana ia disintesis. Ekspresi gen berubah paling banyak Il13ra2. Gen ini mengkodekan salah satu molekul protein yang membentuk reseptor interleukin-13 (Il13ra2 bermaksud "reseptor Interleukin 13, alpha 2", iaitu reseptor interleukin-13, rantai alfa 2). Interleukin-13 memainkan peranan dalam pembangunan tindak balas imun. Di samping itu, diketahui bahawa sejumlah besar reseptor interleukin-13 didapati dalam sel-sel kanser yang terbentuk daripada sel-sel pankreas.Tidak jelas apakah peranan aktiviti peningkatan gen penerima ini dalam gangguan sel-sel β. Adalah jelas bahawa gangguan kerja gen kompleks bertanggungjawab terhadap kematian sel-sel β. Penjelasan mekanisme ini adalah satu perkara penyelidikan lanjut.

Pada masa yang sama, saintis telah tertanya-tanya apa yang membuat kerja gen lebih kuat. Il13ra2. Ternyata dalam tikus yang sihat, tidak seperti anak perempuan VZhD, sebahagian daripada gen ini diubah dengan cara yang istimewa: kumpulan metil diperkenalkan ke dalam cytosine (ini disebut metilasi). Di mana terdapat sitosin dalam tikus yang sakit dalam molekul DNA, tikus yang sihat metil sitosin didapati. Dari gen yang wilayahnya dimethat, RNA tidak lagi boleh dibaca, oleh itu, tidak ada protein yang sama. Ternyata pada pesakit dengan tikus, gen diaktifkan kerana kenyataan bahawa pengubahsuaian yang menghalang kegiatannya hilang. Mekanisme metilasi diketahui oleh para ahli biologi – ia memberikan regulasi aktiviti gen tidak hanya di dalam organisma itu sendiri, tetapi juga di dalam keturunannya. Metilasi gen dapat direproduksi dalam beberapa generasi, dihantar dari ibu bapa ke anak-anak. Mekanisme warisan semacam ini tidak bergantung pada urutan huruf dalam DNA, yang disebut keturunan epigenetik.

Oleh itu, diet yang tinggi lemak di dalam bapa membawa kepada gangguan dalam aktiviti beberapa gen dalam anak perempuan mereka. Akibatnya ini adalah pelanggaran perkembangan sel-sel insulin yang menghasilkan β, dan dengan itu terdapat kekurangan insulin dan kehilangan keupayaan untuk mengawal jumlah glukosa dalam darah. Mekanisme penghantaran pelanggaran dari ibu bapa kepada anak masih belum jelas. Jelas sekali, ia mesti dikaitkan dengan perubahan dalam keadaan DNA sperma. Kemungkinan besar, ini adalah perubahan epigenetik, kerana disfungsi pada anak perempuan tidak secara tidak sengaja (perubahan rawak adalah ciri mutasi, iaitu perubahan dalam "huruf" DNA). Adalah menarik untuk mengetahui bagaimana boleh diterbalikkan adalah kesan WZhD, serta tempoh diet sedemikian, yang diperlukan untuk perkembangan penyimpangan pada anak. Persoalannya adalah mengapa pelanggaran itu ditemui terutamanya di kalangan wanita.

Kita perlu memahami bagaimana gaya hidup generasi hari ini mempengaruhi kesihatan keturunan. Di dunia moden, penyebaran penyakit metabolik (diabetes, sindrom metabolik, obesiti) adalah bersifat wabak.Bolehkah mekanisme epigenetik keturunan menjelaskannya? Kajian lanjut harus menjawab soalan ini.

Sumber: Sheau-Fang Ng, Ruby C. Y. Lin, D. Ross Laybutt, Romain Barres, Julie A. Owens, Margaret J. Morris. Diet tinggi lemak diet dalam program bapa β-sel-sel disfungsi pada anak tikus betina // Alam. 2010. V. 467. P. 963-967.

Dmitry Kiryukhin


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: