Большинство исследователей полагают, что существует значительный генетический вклад в определение того, кто станет ожирением – возможно, до 70% или около того в некоторых исследованиях, если вам не повезло, чтобы иметь двух страдающих ожирением родителей. Ученые, однако, с эволюционной точки зрения, не верят, что наши гены значительно изменились в такой бесконечно короткий промежуток времени. Итак, почему распространенность избыточного веса и ожирения стала эпидемией или даже глобальной пандемией за последние тридцать лет? Вот почему наука о эпигенетике входит в нашу картину.
Эпигенетика и концепция эпигенетического ландшафта – это термины, которые впервые были использованы CH Waddington в начале 1940-х годов (задолго до поля молекулярной биологии), чтобы описать все биологические процессы, которые могут возникать во время развития, которые взаимодействуют с генами, и приводят к тому, организм действительно появляется (т. е. его фенотип). Чоудхури в статье 2011 года об истории эпигенетики в журнале « Механизмы токсичности и методы» объясняет, что первоначально эпигенетические механизмы были почти замечены как «метафизические и не понимающие их молекулярных основ», и стал «дефолтным объяснением», когда генетика не смогла объяснить конкретный фенотип.
В последнее время эпигенетика определяется как любое долгосрочное постоянное изменение функции гена, которое фактически не связано с изменениями в последовательности или структуре гена. По сути, однако, эпигенетика, не изменяя последовательность или структуру гена, включает модификации гена, который может быть унаследован от одной клетки к другой или даже от одного поколения к другому. Эти модификации, например, могут приводить к замораживанию или активации генов и могут быть адаптивными или неадаптивными. Теперь мы знаем, что они могут включать добавление или вычитание метильных групп (атомов углерода, связанных с тремя атомами водорода), называемых «метилированием», изменение конфигураций гистонов (белков, вокруг которых ДНК ДНК ДНК ветвится в ядре клетки) или даже продуцирование небольших (называемых микро) цепями РНК. (РНК представляет собой нуклеиновую кислоту, участвующую в синтезе белка, и многие биологические реакции, включая контрольные гены, но в отличие от двухцепочечной конфигурации с двойной спиралью ДНК, одноцепочечные и имеют разные химические компоненты.) Эпигенетические модификации могут быть обратимыми или стабильными, а также происходят случайным образом («стохастически») или вызваны изменениями в окружающей среде.
Choudhuri описывает эпигенетические механизмы как «редакционную руку, которая редактирует и модифицирует язык ДНК», но добавляет, что мы до сих пор не понимаем, что «регулирует регулятор», то есть «как сигналы вызывают эпигенетические изменения».
Поэтому, несмотря на то, что нам удалось сопоставить человеческий геном, мы были менее успешны в оценке вклада любых воздействий во внутреннюю и внешнюю среду организма, когда появляются эти воздействия. Экспозиция (термин, впервые используемый Кристофером Диком) – это «совокупность воздействий», полученных от зачатия на протяжении всей жизни. Говард Сломко и его коллеги из Медицинского колледжа Альберта Эйнштейна в недавнем «мини-обзоре» эпигенетики для журнала « Эндокринология» отмечают, что, хотя геном человека закреплен при зачатии, его или ее внутренняя химическая среда постоянно меняется из-за изменений как в внутреннюю и внешнюю среду человека. Воздействие химических веществ, дыма, наркотиков, радиации, диеты и даже воспаления, стресса, инфекции и т. Д. Может оказать влияние на нашу ДНК. Сегодня эпигенетические механизмы имеют широкие последствия для исследований в области старения, рака и ожирения.
Этот эпигенетический ландшафт, начиная с пренатального и раннего постнатального развития и в течение всего детства и взрослой жизни, может оказывать значительное и устойчивое воздействие на протяжении всей жизни. Фактически, патологоанатом Джордж Мартин отметил, что воздействие различных сред с течением времени было постулировано, чтобы привести к эпигенетическому диссонансу или, скорее, поэтическому эпигенетическому дрейфу , даже между монозиготными (идентичными) близнецами, которые разделяют все свои гены по мере их старения и могут объясните, например, почему один близнец развивает болезнь Альцгеймера в свои 60-е годы, а другой – только до 80-х годов.
Мы все знакомы с важностью нетоксичной маточной среды для развития растущего плода. Например, тератоген, талидомид, взятый много лет назад не подозревающими беременными женщинами, привел к серьезным порокам развития плода. Менее драматические, но, возможно, не менее в конечном счете значительные эффекты, однако, могут быть результатом рациона беременной женщины и могут быть ответственными, по крайней мере частично, за повышенную восприимчивость к ожирению и различия в регуляции жира и глюкозы у ее потомков намного позже жизнь. Например, метаболическая «сосудогенная среда» в матке может подвергать плод повышенным уровням глюкозы, а также повышенным уровням гормонов инсулина и лептина. Это называется метаболическим праймированием или метаболическим импринтингом , так что пищевое воздействие пренатально приводит к своего рода эндокринологической памяти с потенциально далеко идущими последствиями. Происходит генно-экологическое взаимодействие: не только вы есть то, что едите, но вы можете быть тем, что ваша мать когда-то съела!