Эпигеном иногда называют «программным обеспечением» или «операционной системой» генома. Он включает небольшие химические модификации ДНК и белков, которые составляют хромосомы, и контролирует активность всех генов в геноме.
В начале жизни, когда органы человека развиваются, эпигеном также изменяется в соответствии с нормальными этапами развития. Нарушить процесс может воздействие разрушающих эндокринную систему химических веществ (EDC). Окно уязвимости открыто постоянно от развития в утробе матери до детства и юности, в зависимости от того, как долго длится развитие органа.
Работа, посвященная этой теме, опубликована в Nature Communications. Исследование осуществлялось Национальным институтом наук об окружающей среде (NIEHS) в рамках программы изучения многоэтапного воздействия токсичных веществ NIEHS и ответных действий со стороны геномных и эпигеномных регуляторов транскрипции (TaRGET).
Как химические вещества влияют на старение печени
Ученые обнаружили, что даже кратковременное воздействие определенных химических веществ в процессе развития печени приводит к преждевременному старению эпигенома органа. Воздействие EDC вынудило молодую печень приобрести эпигеномную сигнатуру взрослых. Тогда как в здоровой печени эпигеном проходит нормальный процесс старения.
После воздействия EDC, исследователи воочию увидели, что этот процесс ускорился. Так, у 6-дневной крысы эпигеном трансформировался до состояния взрослой особи. Тем не менее, это преждевременное старение эпигенома не влияло на здоровье до более позднего периода жизни и после воздействия диеты с высоким содержанием жиров.
Как диета влияла на печень
По словам ученых, влияние измененного эпигенома на метаболическую функцию не было немедленным. Процесс был похож на бомбу замедленного действия, которая срабатывала только при переводе животных на диету западного типа с высоким содержанием жиров, сахара и холестерина.
Было обнаружено, что крысы, которые подвергались раннему воздействию EDC, а затем диете западного типа, были более склонны к метаболической дисфункции, чем те, что подвергались тому же воздействию EDC, но содержались на здоровой диете.
Животные, находившиеся на здоровой диете, несмотря на то, что их эпигеном был перепрограммирован, не показали таких же изменений в экспрессии генов, контролирующих метаболизм или накопление липидов в их сыворотке, что наблюдалось у крыс, получавших пищу с высоким содержанием жира, сахара и холестерина.
Это исследование показывает, как воздействие окружающей среды влияет на здоровье и восприимчивость к болезням, как на ранних, так и на более поздних этапах жизни. Особенно это будет заметно для пациентов, перенесших влияние химикатов в детстве.
Ученые надеются, что их открытие приведет к выявлению биомаркеров, которые помогут предсказывать, риски нарушения обмена веществ, включающего ожирение печени, диабет и болезни сердца, для принятия мер на самых ранних этапах.
