これらのタグは、インプリントされた遺伝子を制御する特別な領域に位置し、出生前から老年期まで安定した状態を保つ傾向があります。それらはめったに変更されないため、科学者が高解像度ツールを使用して読み取ることができる、初期の栄養学の永続的な記録として機能します。
この研究は、スタンフォード大学医学部スタンフォード予防研究センターの研究者、ルシア・アロニカ氏によって主導されました（SPRC）。彼女のグループは、遺伝子活性を変化させる DNA の化学スイッチの研究であるエピジェネティクスに焦点を当てています。
親の食事が遺伝子シグナルを形成する
その分野では、ゲノムインプリンティング（遺伝子の片方の親のコピーだけが活性化するパターン）が重要な焦点となっています。
インプリントされた遺伝子は、ゲノムのほんの一部しか構成していないにもかかわらず、成長、脳の発達、代謝に影響を与えます。
これらの遺伝子は、近くのインプリントされた遺伝子が活性であるかどうかを決定する短い DNA セグメントであるインプリント制御領域 (ICR) によって制御されます。
最近の地図作成研究では、人間にはそのような領域が約 1,500 個あり、その多くは栄養素の利用やホルモンシグナルを調節する遺伝子の近くに位置していることが示唆されています。
新しい実験方法により、科学者はこれらの部位のほとんどを一度に測定し、いわゆる人間のインプリントムを形成できるようになりました。この種の検査は、どの刷り込み領域が両親の食事によって微調整されたかを示し、それらの変化をその後の病気リスクの違いと結びつけることができる。
飢餓の永続的な遺伝的痕跡
歴史は、食物がどのように私たちの DNA に痕跡を残すかを示す過酷な自然実験を提供してきました。重要なマークの 1 つは DNA メチル化です。これは、細胞が遺伝子活性を調整するために DNA に追加する化学タグです。
第二次世界大戦中の「オランダの冬季飢餓」では、オランダの一部地域で1日の配給量が一時に1,000カロリーを下回る月が続いた。
数十年後、大規模な研究で、胚として曝露された成人のメチル化が変化した181の領域と、2型糖尿病の発生率が高いことが判明した。
などの遺伝子の変化 INSR そして CPT1A 飢餓への曝露と、同じ成人における出生体重の減少および血中脂質の変化とが関連している。
このパターンは、早期に栄養を摂取することで、欠乏生活に合わせて代謝を調整できるという考えを裏付けています。食料が再び豊富になれば、その調整は危険になる。
季節が生物学を書き換えるとき
ガンビアの田舎では、雨月と乾月で食生活が急激に変化するため、最も明確なコントラストは戦争ではなく季節です。
画期的な研究では、母親がより多くのメチル供与体栄養素を摂取したときに妊娠した赤ちゃんは、特定のゲノム部位でより強いマークを示したことが判明しました。
それらの部位は準安定エピ対立遺伝子と呼ばれ、そのメチル化が早期に設定され、組織全体で同様の状態を保つゲノムスポットです。
飢餓のデータと併せて、両親の食生活によって形成される妊娠の狭い枠が、妊娠そのものをはるかに超えて続く分子的な傷跡をどのように残す可能性があるかを強調している。
DNAを制御する栄養素
では、そもそも食べ物はどのようにして刷り込まれた遺伝子と対話するのでしょうか?重要な架け橋は一炭素代謝であり、一炭素単位をメチルタグと往復させる栄養素を動力とするサイクルです。
このネットワークは、葉酸、ビタミン B12、コリン、ベタイン、メチオニンを使用して、細胞内の主要なメチル基キャリアである S-アデノシルメチオニンを生成します。
これらの栄養素のいずれかが不足すると、マークを刻印するために利用できるメチル基の供給が、まさに間違った瞬間に減少する可能性があります。
動物実験は、妊娠中にこのバランスがいかに敏感であるかを示しています。妊娠中のマウスがタンパク質や葉酸をほとんど摂取しない場合、重要なインプリント領域は通常のメチル化パターンの一部を失いますが、過剰な葉酸はそれを防ぐことができます。
人間のデータからも、単一の特効薬ではなく栄養素間のチームワークについて同様のことがわかります。
ガンビアのコホートでは、母親の血液中の葉酸、ビタミンB12、コリン、およびその他の代謝産物の組み合わせは、単一の栄養素単独よりも優れたインプリンティングマークを予測しました。
親の食事が栄養レベルに影響する
炭素代謝に必要な栄養素の中で、ビタミン B12 はメチル基をリサイクルするゲートキーパーとして機能するため、際立っています。
ビタミンB12が低いと、葉酸が体にうまく利用できない形で閉じ込められる可能性があります。これにより、敏感なインプリンティング マークに残されるメチル基が少なくなります。
大規模なメタ分析では、妊婦の 5 人に 1 人が妊娠後期までにビタミン B12 不足に陥り、南アジアではその割合が高いと推定されています。
このレベルの欠乏は、貧血や神経の健康に対する懸念を引き起こします。また、その後の代謝性疾患のリスクを高める可能性のある変化を刷り込むことも示唆しています。
コリンも、出生前ケアにおいてはあまり目立たない重要な役割を担っています。この栄養素はメチル基を提供し、オメガ 3 脂肪を脳に運ぶ膜脂肪であるホスファチジルコリンの生成を助けます。
ある試験では、コリンの摂取量が多い妊婦は、コリンの摂取量が少ない妊婦とは異なるメチル化パターンの乳児を出産した。
より多く摂取したグループの胎盤サンプルでは、いくつかのコルチゾール制御遺伝子でより高いメチル化が示されました。彼らは臍帯血中のコルチゾールも低かった。
妊娠中の栄養不足
人口調査によると、高所得国であっても、多くの妊婦や親が、いくつかの重要な栄養素の推奨レベルを下回る食事に苦しんでいます。
米国のある研究では、妊婦の 10% がいくつかの重要な栄養素の推定平均必要量を満たしていませんでした。
アロニカらによる刷り込み研究は、栄養素の配合とタイミングが各子どもがどの刷り込みパターンを受け継ぐかを決定するのに役立つことを示唆している。
初期の栄養が遺伝を形作る
これらのマークの多くは安定していて測定可能なため、研究者はそれらを追跡できます。彼らは現在、人間のインプリントーム、つまりインプリント制御領域の DNA 全体のスナップショットを構築中です。
原理的には、そのようなプロファイルは、出生前ケアにおいて定期的な血液検査の傍らに置かれ、好ましくないパターンを防ぐために親の食事に栄養サポートが必要なときにフラグを立てる可能性があります。
栄養不足や過剰なサプリメントの摂取は、マークを健康な範囲から遠ざける可能性があるため、インプリントームに基づいたアドバイスに移行する場合は注意が必要です。
今のところ、最も明確なメッセージは、妊娠前および妊娠中の栄養は、次世代の遺伝子をどのように読み取るかへの投資であるということです。
この洞察は、周産期栄養を個人的なライフスタイルの選択から、家族や地域全体にわたる長期的な健康に対する共通の関心へと変えます。
研究は雑誌に掲載されます 栄養学のフロンティア。
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Eric Ralls と Earth.com が提供する無料アプリ、EarthSnap で私たちをチェックしてください。
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#妊娠前後の親の食事は赤ちゃんのDNAに永続的な痕跡を残す