В последние десятилетия число случаев ожирения стремительно возросло и затронуло более 2 миллиардов человек, что делает его одним из крупнейших факторов ухудшения здоровья во всем мире. Несмотря на десятилетия исследований в области диеты и физических упражнений, многие люди продолжают бороться за похудение. Исследователи из Медицинского колледжа Бейлора и сотрудничающих учреждений теперь думают, что знают почему, и говорят, что мы должны сместить акцент с лечения ожирения на профилактику.

Команда сообщает в журнале Science Advances, что молекулярные механизмы развития мозга в раннем возрасте, вероятно, являются основным фактором, определяющим риск ожирения. Предыдущие крупные исследования на людях показали, что гены, которые наиболее сильно связаны с ожирением, экспрессируются в развивающемся мозге. Это текущее исследование на мышах было сосредоточено на эпигенетическом развитии. Эпигенетика - это система молекулярных закладок, которая определяет, какие гены будут или не будут использоваться в различных типах клеток.

"Десятилетия исследований на людях и животных моделях показали, что воздействие окружающей среды в критические периоды развития оказывает серьезное долгосрочное воздействие на здоровье и болезни", - сказал автор-корреспондент доктор Роберт Уотерленд, профессор педиатрии и питания и член Исследовательского центра детского питания Министерства сельского хозяйства США в Бэйлоре. "Регулирование массы тела очень чувствительно к такому "программированию развития", но как именно это работает, остается неизвестным".

"В этом исследовании мы сосредоточились на области мозга, называемой дугообразным ядром гипоталамуса, которое является главным регулятором потребления пищи, физической активности и метаболизма", - сказал первый автор доктор Гарри Маккей, который был постдокторантом в лаборатории Waterland во время работы над проектом. "Мы обнаружили, что дугообразное ядро подвергается обширному эпигенетическому созреванию в течение ранней постнатальной жизни. Этот период также чрезвычайно чувствителен к программированию регуляции массы тела в процессе развития, что позволяет предположить, что эти эффекты могут быть следствием нарушенного эпигенетического созревания".

Команда провела общегеномный анализ как метилирования ДНК — важной эпигенетической метки — так и экспрессии генов, как до, так и после закрытия послеродового критического окна для программирования массы тела в процессе развития. "Одна из самых сильных сторон нашего исследования заключается в том, что мы изучили два основных класса клеток головного мозга, нейроны и глию", - сказал Маккейс. "Оказывается, что эпигенетическое созревание сильно отличается между этими двумя типами клеток".

"Наше исследование является первым, в котором сравнивается это эпигенетическое развитие у мужчин и женщин", - сказал Уотерленд. "Мы были удивлены, обнаружив значительные половые различия. На самом деле, с точки зрения этих постнатальных эпигенетических изменений, мужчины и женщины больше отличаются, чем похожи. И многие изменения произошли раньше у самок, чем у самцов, что указывает на то, что самки не по годам развиты в этом отношении".

Человеческая связь

Самый большой сюрприз произошел, когда исследователи сравнили свои эпигенетические данные у мышей с данными человека из крупных общегеномных исследований ассоциаций, которые выявляют генетические варианты, связанные с ожирением. Области генома, предназначенные для эпигенетического созревания в дугообразном ядре мыши, сильно перекрывались с областями генома человека, связанными с индексом массы тела, индексом ожирения.

"Эти ассоциации предполагают, что риск ожирения у людей частично определяется эпигенетическим развитием дугообразного ядра", - сказал Маккей. "Наши результаты предоставляют новые доказательства того, что эпигенетика развития, вероятно, участвует как в раннем экологическом, так и в генетическом влиянии на риск ожирения. Соответственно, усилия по профилактике, направленные на эти процессы развития, могли бы стать ключом к прекращению всемирной эпидемии ожирения".

Другими авторами этой работы являются Чатура Дж. Гунасекара, Кит-И Ям, Доллада Срисай, Хари Кришна Яламанчили, Юмей Ли, Руи Чен и Кристиан Коарфа. Авторы связаны с одним или несколькими из следующих учреждений: Медицинским колледжем Бэйлора, Университетом Вандербильта, Институтом неврологических исследований Яна и Дэна Дункан при Детской больнице атЕксас и Комплексным онкологическим центром имени Дэна Л. Дункана в Бэйлоре.