Новости

14 октября, 2022 12:57

Эпигенетические изменения спермы возрастных мужчин могут влиять на здоровье их детей

Международная группа ученых показала, что с возрастом в сперматозоидах млекопитающих накапливаются генетические и эпигенетические (не затрагивающие последовательность ДНК) изменения, которые могут повлиять на активность некоторых генов и в результате — на здоровье потомков. В будущем еще предстоит выяснить, обратим ли этот процесс. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Human Reproduction Update.
Наиболее важные факторы со стороны отца и матери, влияющие через изменения в половых клетках на здоровье детей. Источник: Ashapkin et al. / Hum. Reprod. Update, 2022
Количество детей, родившихся от возрастных отцов, в современном мире увеличивается. Фертильность мужчин, то есть способность зачать ребенка, снижается с возрастом, однако, в отличие от женщин, они имеют шансы на естественное зачатие практически до самой старости. Сперматозоиды образуются при делении половых клеток-предшественников в течение всей жизни, в то время как у женщин запас будущих яйцеклеток окончательно формируется еще в материнской утробе. При делении клетки новые копии ДНК образуются на уже существующей, как на матрице, но иногда копирование происходит с ошибками. Большое количество новых делений — а их у мужчины насчитывается около 23 в год, то есть каждые 16 дней — сопровождается риском появления и новых мутаций. С возрастом клетки-предшественники сперматозоидов все больше делятся, а вместе с тем все больше накапливается и ошибок в их ДНК.

Причиной изменений в наследственном материале половых клеток могут быть не только мутации. Так, в течение жизни к генам иногда прикрепляются различные метки. Они не изменяют саму ДНК, но служат регуляторным сигналом: могут включить, выключить гены или изменить режим их работы. Такие метки называются эпигенетическими, то есть «над-генетическими». Есть предположение, что благодаря эпигенетическим изменениям в половых клетках родители могут передать потомству не только программу развития организма, заложенную в генах, но и информацию об окружающей среде, в которой детям предстоит расти и развиваться.

Ученые из НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ (Москва), Школы общественного здоровья и медицинских наук Массачусетского университета в Амхерсте (США) и Центра молекулярной медицины и генетики медицинского факультета государственного университета Уэйна (США) проанализировали и обобщили результаты исследований, посвященных возрастным эпигенетическим меткам в сперматозоидах млекопитающих и их влиянию на здоровье потомков. Одной из наиболее часто встречающихся эпигенетических модификаций является метилирование нуклеотида цитозина — присоединение небольшой метильной группы, состоящей из атома углерода и трех атомов водорода, к одному из «кирпичиков» нуклеиновой кислоты.

Исследования показали, что в генах, связанных с ранним развитием плода и психоневрологическими нарушениями, метилирование с возрастом изменяется, причем на одних участках количество «меток» увеличивается, а на других — снижается. Несколько научных коллективов смогли сконструировать достаточно точные (с погрешностью в полтора года) эпигенетические часы сперматозоидов, позволяющие определить биологический возраст мужчин. Более того, оказалось, что увеличение «эпигенетического» возраста связано с тем, что для естественного зачатия у здоровых семейных пар требуется больше времени. Также с помощью этих часов было показано, что курение ускоряет старение сперматозоидов.

Вскоре после оплодотворения у эмбриона происходит глобальное стирание метильных меток, доставшихся от родителей, но некоторые современные исследования говорят о том, что эпигенетические изменения в геноме сперматозоидов более пожилых отцов могут все-таки впоследствии наблюдаться и у потомков. Результаты продемонстрированы во многих исследованиях различных млекопитающих (мыши, крысы и быки) и в пока единичных исследованиях у человека.

Зачастую именно вспомогательные репродуктивные технологии, такие как ЭКО и ИКСИ, позволяют возрастным парам иметь детей. Поэтому авторы обзора задались вопросом, не влияют ли эти технологии сами по себе на эпигенетические изменения у плода. Одно из недавних исследований показало, что при искусственном введении выбранного сперматозоида в яйцеклетку (ИКСИ) эпигеном плода претерпевал более сильные изменения, чем при стандартном ЭКО, при котором сперматозоиды сами оплодотворяют яйцеклетку в пробирке.
«Биологическая роль эпигенетических изменений в половых клетках пока непонятна, но похоже, что млекопитающие таким образом передают следующему поколению различную информацию в зависимости от возраста родителей. Если мы поймем, как формируется эпигеном сперматозоидов и как он определяет здоровье потомства, то сможем влиять на здоровье ребенка еще до его зачатия», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Олег Сергеев, кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник НИИ ФХБ имени А. Н. Белозерского МГУ.

25 января, 2023
Астрофизики показали, что звезды рождаются независимо от ударных волн в межзвездной среде
Российские астрофизики представили доказательства против теории, что ударные волны в облаках молекул...
13 января, 2023
Доказано существование скрытого объекта, который выводит системы из равновесия в непредсказуемый хаотический режим
Российские ученые вместе с зарубежными коллегами впервые продемонстрировали прямые доказательства су...