Cell重要發現：葉酸缺乏禍及數代

日期：2013-09-27 09:07:14

人們早就知道，葉酸缺乏可引起子女嚴重的健康問題，包括導致脊柱裂、心臟缺陷和胎盤異常。一項最新研究揭示，對于葉酸代謝至關重要的一個基因發生突變不僅會影響下一代，還可以損害接下來好幾代的健康。此外，研究還闡明了發育過程中的葉酸分子機制。這些研究結果發表在《細胞》（Cell）雜志上。

研究的領導者、劍橋大學滋養層研究中心Erica Watson博士說：“盡管我們的研究焦點是破壞葉酸分解和代謝的遺傳突變，但我們認為飲食中葉酸缺乏也將會對數代造成健康影響。”

葉酸缺乏會損害發育，這一點早已眾所周知。因此，包括加拿大和美國在內的許多國家，都已實施葉酸營養強化計劃要求將葉酸添加到谷類制品之中。然而，直到現在對于葉酸缺乏引起后代各種健康問題的機制仍知之甚少。

Watson博士說：“強化計劃減小了葉酸缺乏帶來的健康效應風險，但卻并沒有完全消除它們。根據我們的研究，現在我們認為也許要經歷數代才能消除葉酸缺乏引起的健康問題。”

由于小鼠以與人類非常相似地方式代謝葉酸，且當小鼠體內缺乏葉酸或是人類分解葉酸所需的相同基因發生突變時會出現相似的發育異常及疾病，來自劍橋大學和卡爾加里大學的研究人員選擇了它來作為研究對象。這使得研究人員能夠探索葉酸缺乏損害發育，尤其導致健康問題的分子機制。

在這項研究中，科學家們利用了一種Mtrr基因特異突變的小鼠。這一基因對于正常的葉酸循環進程至關重要，當它突變時會導致異常的葉酸代謝，引發與膳食葉酸缺乏相似的效應。研究人員發現當外祖母或是外祖父有這一Mtrr突變時，他們基因正常的孫子（女）具有形成各種發育異常的風險。甚至在第4代和第5代小鼠中還可以看到這些發育異常。

研究人員在另一項實驗中將來自第三代的胚胎移植到一個正常的健康雌鼠體內，他們發現這些發育異常并非是通過基因遺傳下來。相反，這些嚴重的缺陷是由于表觀遺傳改變遺傳下來所導致的結果。

表觀遺傳是一個開啟和關閉基因的重要系統。當像甲基這類的化學物質結合到DNA特異位點上時，可控制哪些基因表達以及它們表達的時間。有趣的是，葉酸循環是確保細胞獲得足夠的甲基實現正常基因表達的必要條件。表觀遺傳信息傳遞就是指將這些表觀遺傳標記從一代傳至下一代，然而每一代后表觀基因組絕大部分都會被清除。

研究人員推測，出于一種未知的原因，一些由Mtrr突變引起的異常表觀遺傳標記有可能逃避了這一正常的清除，遺傳給了下一代。如果這些調控發育重要基因的異常表觀遺傳標記遺傳下來，那么后代就可能會因為錯誤的基因開啟或關閉而出現異常。

Watson博士說：“發現缺乏葉酸的雙親他們的玄孫有可能因此產生健康問題讓我們感到很驚訝，這表明‘你祖父母的原罪’可以對你的發育及患病風險造成影響。”

“最重要的是，我們的研究表明疾病通常可通過表觀遺傳而非遺傳方式傳遞下去，這對于人類的健康具有重大的意義。可以影響表觀遺傳模式的環境因子，例如飲食和環境中化學制品這類的表觀遺傳破壞物質等等，也有可能造成長期的數代的影響。”