运动改变肌肉细胞DNA甲基化你可能会认为不管做任何事情，自己遗传的DNA都是不会受影响而改变的，但在某种意义上说，这一想法是错误的。在三月Cell出版社的《细胞代谢》杂志上，研究人员发表报告称当身体处于健康状态时，不怎么运动的男性和女性在运动锻炼几分钟后，他们体内的DNA会出现瞬间变化。更让人惊奇的是，这项研究表明我们早晨喝的咖啡中咖啡因成分也可能会以相同方式影响肌肉中的DNA。
运动基本上不会改变人体肌肉中的遗传密码，但这些运动肌肉内的DNA分子的化学性质和结构却以非常重要的方式改变了。这些DNA精确位置的修改似乎是肌肉产生力量的遗传重新编程的早期事件，并最终也是肌肉结构稳定和运动产生代谢益处的早期变化。
瑞典卡罗林斯卡医学院的Juleen Zierath说：我们的肌肉是真的是可塑的，这就是我们常说的“吃什么补什么”/“你吃什么就吸收什”。肌肉会对你做了什么做出相应的改变，这种情况是允许发生的，如果你不合理运用它，那你将会失去这一功能。
这里所谈的DNA变化就是表观遗传修饰，涉及到DNA的化学标记物以及已知序列As、GS、TS和Cs的获得或缺失。这项新的研究表明经过一阵运动后骨骼肌内中的DNA比运动前只存在有更少的化学标记物（尤其是甲基组）。肌肉中DNA的这些变化参与了肌肉适应运动锻炼所需重要基因的“开启”过程。
当研究人员在实验室器皿中观察肌肉的收缩过程时，他们看到了类似的DNA甲基组丢失/损耗现象。将分离出的肌肉组织暴露于咖啡因环境下同样也有类似现象。
Zierath解释道：咖啡因并不会模拟运动这一过程让肌肉产生收缩，她不建议任何人在运动场所喝上一杯咖啡。因为这么做的话容易让人产生误解，认为运动员锻炼所到的好处可能与喝咖啡有关。
从广义上讲，这一研究结果为证实我们的基因组比过去所认知的更富有活力提供了更多的证据。表观遗传修饰能以一种非常灵活方便的方式开启再关闭基因，他们允许我们细胞中的DNA随着环境变化而做出相应的调整。
Zierath说：“运动可以当作一种药，也许慢跑就能改变我们的基因组，让我们更健康。而对于那些不运动的人来说，研究也指出也许含咖啡因的药品也能代替运动，产生类似功效”。 Barres, Romain, et al. 'Acute exercise remodels promoter methylation in human skeletal muscle.' Cell metabolism 15.3 (2012): 405-411. （来源：生物谷2012-3-7） 坚持锻炼的表观遗传学意义众所周知，体育锻炼能够改善包括代谢、肺活量在内的多项身体机能。那么体育锻炼是怎样在分子水平上施加影响的呢？ 人们发现，锻炼能促进肌肉重塑，改变肌肉的纤维结构和蛋白组成。“坚持体育锻炼对健康很有帮助，能够防治一系列常见疾病，比如心血管疾病和二型糖尿病。理解锻炼有益健康的具体机制，可以帮助我们进一步优化锻炼方法，”Karolinska大学医院的Francesco Marabita说。Marabita及其同事认为，体育锻炼时的肌肉重塑是由表观遗传学改变介导的。 合适的对照 Marabita等人招募了平时没有锻炼的12名男性和11名女性，对他们进行了为期三个月的测试。在人体内往往难以鉴定特定刺激引起的表观遗传学改变，因为有许多其他因素也会影响表观遗传学，比如饮食、压力水平、睡眠模式、激素水平和其他环境变化。为此，研究人员让志愿者们只用一条腿进行膝盖伸展运动。“未训练的那条腿代表着全身性的改变，可以成为良好的对照，”Marabita说。 “之前的肌肉锻炼研究主要是用芯片进行检测。我们采用了RNA测序，这种技术能够提供更高质量的数据、灵敏度和动态范围， 可以检测更多差异化表达的基因。此外， 甲基化芯片让我们以较低成本对基因组CpG甲基化进行单碱基分辨率的分析，”Marabita说。研究人员发现，坚持锻炼的那条腿中有839个位点的甲基化水平改变了5%以上，有4076个基因存在差异性表达。 进一步研究表明，许多发生改变的甲基化位点位于基因的增强子区域，这些基因主要涉及肌肉生成、肌肉结构、肌肉功能和生物能量学。而存在表达差异的基因与肌肉的生理机能和代谢有关，比如胰岛素调控。 “我们发现，锻炼引起的转录应答可以分为三大类，涉及与形态学改变、细胞能量和转录调控有关的基因，”Marabita说。 研究显示，锻炼会显著下调转录调控基因，以及促进脂肪细胞分化和凋亡的基因。另一方面，锻炼会提高形态学改变相关基因的表达，包括细胞粘附、血管发育和组织细胞外基质的基因。锻炼之后，与细胞能量有关的基因也得到了适当上调，比如线粒体酶。 明确锻炼与表观遗传学改变有关，是理解环境对细胞影响的重要一步。“对于大多数人来说，坚持锻炼是比较容易做到的。像这样改变我们的生活方式，就可以对基因表达产生有益的影响，”Marabita总结道。
（来源：生物通 2015年3月31日 ） 肥胖导致肌肉干细胞重编程 肥胖与肌肉质量降低及代谢异常相关。根据一项来自瑞典德隆大学的新研究，影响新肌细胞形成的表观遗传学变化可能是诱因之一。 在这项新研究中，博士研究生Cajsa Daveg?rdh研究了肥胖及正常个体肌肉干细胞的DNA甲基化。DNA甲基化是一个表观遗传学过程，发生DNA甲基化时，甲基会结合到基因上并像调灯开关一样调节基因活性。通过比较健康个体不成熟及成熟肌肉干细胞的甲基化水平，Cajsa Daveg?rdh发现实际甲基化水平对肌肉干细胞的成熟过程有重要影响。 “非成熟肌肉干细胞在发育成成熟肌肉干细胞过程中，许多表达水平改变的基因的甲基化水平也发生了变化，这表明甲基化与基因表达相关。”她解释道。她发现一个叫做IL-32的炎前因子基因对成熟过程及胰岛素敏感性至关重要。胰岛素敏感性异常在肥胖患者体内很常见，是2型糖尿病的一个危险因素。“减弱该基因的表达可以增加肌肉胰岛素敏感性。”这些发现也在小鼠实验中得到了验证。 随后，Cajsa Daveg?rdh比较了体重正常及肥胖个体（BMI大于30）肌肉干细胞DNA甲基化水平的差别。她发现肥胖个体和正常个体肌肉干细胞成熟过程中调节的基因不同，且基因的甲基化水平改变程度也有着显著性差异。 “我们相信肥胖个体的肌肉干细胞已经被重编程，这也就解释了为什么肥胖个体肌肉细胞成熟后胰岛素敏感性降低、代谢水平降低。” Cajsa Daveg?rdh解释道，但是其中的因果关系还没有解释清楚，如到底是甲基化水平改变增加了肥胖风险还是肥胖改变了甲基化水平。“它们也许也有保护性作用。但是迄今为止我们仍然不知道减肥时发生了什么，如甲基化水平是否恢复？这将使下一步要研究的内容。”（生物谷Bioon.com）
（来源：生物谷 2017-02-27） 肥胖可以逆转？ 表观遗传开关为您解答肥胖可以逆转？ 一对同卵双胞胎可以从眼睛颜色到喜爱的食物都一样，但你可能想象不到的是，他们在一个重要的特点上或许会产生分歧：他们的体重。 一对奇怪的双胞胎姐妹参加了俄罗斯电视台的一个访谈节目。姐妹二人除长相十分相似外，体重反差十分巨大。姐姐体重190公斤，罕见巨胖，而妹妹只有55公斤，相差135公斤。380斤的重量给姐姐的生活带来了诸多的烦恼。 大多数人认为，遗传影响我们是否肥胖，但研究人员经常用基因解释不了为什么存在体重不相同的同卵双生子？一项新的研究揭示了肥胖的分子机制，这或许可以解释为什么双胞胎中的一个甚至可以超重，而另一个是非常清瘦，这项研究发表在2016年的《Cell》上。 那么如何解释这种基因变异的原因？肠道微生物群的变化是一种可能性。另一种可能性是表观遗传变异，抑或是基因活性的改变。当分子扣上DNA或围绕着它的蛋白质时会使基因被触发，像一个开关一样表现为“开”或“关”。 Hunger Winter 1944年冬天，二战进入尾声。德国人封锁了荷兰德占区的补给，有四百五十万荷兰人遭受饥饿，一万八千人饿死。这个冬天就是有名的“饥饿之冬（Hunger Winter）”。但这个饥饿之冬所带来的影响却一直留到了几十年后。那些封锁期间怀着孩子的妇女，在她们肚子里发育中的胚胎，虽无知觉，也经历了这场灾难。几十年后，当这些孩子成为40、50岁的中年人，科学家们发现他们会比之前，或者之后出生的荷兰孩子都更肥胖，更容易有心血管疾病。总之母亲的饮食对孩子的新陈代谢产生持久的影响。生长环境因素诱发的表观遗传修饰可代代相传，但当时的人们还不清楚何种表观遗传变异促进肥胖。 所以在几十年后的今天，德国弗赖堡的马克斯普朗克免疫学和表观遗传学研究所的生理学家Pospisilik和他的同事进行了进一步的研究。他们注意到某些 突变小鼠体重以奇怪模式增长，他们十分好奇。研究人员发现，当老鼠只有一个叫Trim28的拷贝基因时，他们大多数要么过胖或过瘦，很少有中间体型的老 鼠。 为了探究原因，科学家们测量了动物的基因活性。他们开发了大量Trim28缺失的小鼠，这些小鼠具有相同的遗传背景，而且也拥有相同的环境因素，研究者将这些小鼠分为两个不同的群体，其在体重指数上表现出了明显的差异性。他们发现Trim28控制其他几种基因的活性，成为一个表观基因调节子。在Trim28缺失的肥胖小鼠中，一系列遗传调节的印迹基因的表达明显被损伤了，比如Peg3和Nnat基因。这些基因在体重管理的研究中已经涉及，他们会在脂肪细胞和下丘脑激活，在大脑区域触发饥饿。虽然该基因的功能尚不清楚，但Pospisilik及其同事推测Trim28有助于形成一个表观遗传开关，可以通过抑制这些基因的表达来扭转肥胖。 但是促使人类肥胖究竟是不是相同的机理？毕竟，老鼠有Trim28基因只有一个副本，而人类有两个副本。为了找到答案，研究团队拿到了医院进行手术的孩子的脂肪样本，包括22个清瘦的和18个肥胖的孩子。研究发现肥胖孩子的脂肪细胞中Trim28活性异常低。Pospisilik在测量孩子们的Trim28基因时发现“有部分孩子和肥胖小鼠非常相像”。研究人员为了进一步研究，还分析了13对同卵双胞胎，他们都是其中一个双胞胎是肥胖的，且结果也同样显示双胞胎较肥胖那位的Trim28活性降低。Pospisilik说“我们发现，你可以有一个强大的肥胖表现型，但也许完全没有遗传基础。”他指出，研究人员曾经认为表观遗传效应可能只调整我们的体重几公斤。但如果相对于致肥胖小鼠增长的体重，人类相应增长的体重将会是惊人的，“可能是美国橄榄球队队员和羽毛球队员的差别。” 布朗大学的遗传流行病学家Jeanne认为“这项研究提示我们肥胖可能潜在新机制。”而这可能对于正在寻找各种方法来阻止或逆转肥胖的科研人员来说是个好消息。“肥胖基因的多种亚型，可能是适合于不同的治疗方法。”Pospisilik表明导致儿童肥胖的危险因素之一可能是母亲怀孕期间吸烟和饮食习惯。该实验同时还发现Trim28的缺失会增加小鼠患癌及焦虑的风险，研究人员希望扩大Trim28对机体行为和疾病的研究。隆德大学糖尿病中心在瑞典马尔默的遗传流行病学家Paul认为“如果你能确定触发肥胖的分子开关，你就有进行干预肥胖的基础”。 随着分子机制的不断明朗，我们可以继续研究节食、压力、药物等其他因素能否触发肥胖表观遗传的开关，进而可以逆转肥胖也将不是梦想！ 参考文献/图片来源： Dalgaard K, Landgraf K, Heyne S, et al.[J]. Cell, 2016, 164(3): 353-364. ScienceHealthJan. 28, 2016DOI: 10.1126/science.aae0284 作者 Kevin Dalgaard，J. Andrew Pospisilik，Mitch LeslieJan （来源：医学干货联盟 2016-03-02 ） 表观遗传开关或是增加健康和寿命的关键在两项新的研究中，来自美国加州大学伯克利分校和瑞士洛桑联邦理工学院的研究人员证实新发现的增加线虫寿命和提高其健康的遗传开关也与哺乳动物的寿命增加相关联，从而为开发出启动这些遗传开关的药物从而提高人类代谢功能和寿命提供希望。相关研究结果分别于2016年4月28日在线发表在Cell期刊上，论文标题分别为“Mitochondrial Stress Induces Chromatin Reorganization to Promote Longevity and UPRmt”和“Two Conserved Histone Demethylases Regulate Mitochondrial Stress-Induced Longevity”。
（ （来源：生物谷 2016-05-03 ） |
|
|
来自： 昵称32772025 > 《待分类》
