人的表观遗传会改变吗?表观遗传如何影响健康?

生物进阶
2024-02-18

遗传学

表观遗传与健康

人的表观遗传会改变吗?

随着年龄的增长,人的表观遗传会发生变化,这既是正常发育和衰老的一部分,也是对人的行为和环境的反应。

表观遗传现象发生在什么时期?

表观遗传现象普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程。

表观遗传是如何改变的?

表观遗传和人的成长

表观遗传变化在人出生之前就开始了。人所有的细胞都有相同的基因,但外观和行为却不同。随着人的成长和发育,表观遗传有助于确定细胞将具有哪些功能,例如,它将成为心脏细胞,神经细胞还是皮肤细胞。


例子:神经细胞与肌肉细胞

人的肌肉细胞和神经细胞具有相同的DNA,但工作方式不同。神经细胞将信息传递给体内的其他细胞。肌肉细胞的结构有助于提高身体的运动能力。表观遗传允许肌肉细胞“打开”基因,生产对肌肉细胞很重要的蛋白质,并“关闭”对神经细胞工作很重要的基因。


表观遗传学与年龄

表观遗传在人的一生中都会发生变化。人出生时的表观遗传与儿童期或成年期的表观遗传不同。


例如:新生儿与26岁、103岁的成人数据对比

研究人员分别测量了新生儿、26岁和103岁成人的数百万个位点的DNA甲基化。DNA甲基化水平随着年龄的增长而降低。新生儿的DNA甲基化水平最高,103岁的DNA甲基化水平最低,26岁的DNA甲基化水平介于新生儿和103岁之间。

表观遗传和可逆性

并非所有的表观遗传变化都是永久的。一些表观遗传变化可以根据行为或环境的变化而添加或删除。

示例:吸烟者 vs 非吸烟者 vs 曾经吸烟者

吸烟会导致表观遗传变化。例如,在AHRR基因的某些部分,吸烟者的DNA甲基化程度往往低于不吸烟者。重度吸烟者和长期吸烟者的差异更大。戒烟后的前吸烟者的该基因的DNA甲基化可能会开始增加。最终,他们可以达到与不吸烟者相似的水平。在某些情况下,这种情况可能在不到一年的时间内发生,但时间的长短取决于戒烟前吸烟的时间和数量。

表观遗传与健康

表观遗传如何影响健康?

表观遗传变化可以以不同的方式影响人的健康。


表观遗传现象具体例子。数据由美格生物提供。


感染

细菌可以改变人的表观遗传学,从而削弱人的免疫系统。这有助于细菌存活。

例如:结核分枝杆菌

结核分枝杆菌引起结核病。感染这些细菌会导致某些免疫细胞中的组蛋白发生变化,从而导致“关闭”IL-12B基因。关闭IL-12B基因会削弱人的免疫系统,提高结核分枝杆菌的存活率。


癌症

某些突变会使人更容易患上癌症。同样,一些表观遗传变化会增加人患癌症的风险。

例如,BRCA1基因发生突变,使其无法正常工作,这会使人更容易患乳腺癌和其他癌症。

同样,DNA甲基化的增加会导致BRCA1基因表达的降低,从而增加患乳腺癌和其他癌症的风险。虽然癌症细胞某些基因的DNA甲基化增加,但与正常细胞相比,癌症细胞的总体DNA甲基化水平较低。不同类型的癌症看起来相似,可能有不同的DNA甲基化模式。表观遗传学可以用来帮助确定一个人患有哪种类型的癌症,或者可以帮助早期发现难以发现的癌症。


例如:结直肠癌

结直肠癌在某些基因附近的DNA区域有异常的甲基化,这会影响这些基因的表达。一些商业性癌症筛查测试使用粪便样本来寻找这些DNA区域中一个或多个区域的异常DNA甲基化水平。重要的是要知道,如果检测结果呈阳性或异常,则需要进行结肠镜检查以完成筛查过程。但是,美格君提醒,单凭表观遗传学不能确诊癌症,癌症需要通过进一步的筛查来确认。


妊娠期营养

孕妇在怀孕期间的环境和行为,例如是否吃健康的食物,可以改变婴儿的表观遗传。其中一些变化可能会持续几十年,并可能使孩子更容易患上某些疾病。


案例:1944-1945年的荷兰饥荒

母亲在饥荒期间怀上孩子,孩子更有可能患上某些疾病,如心脏病、精神分裂症和2型糖尿病。饥荒发生大约60年后,研究人员观察了饥荒期间受孕出生的人的甲基化水平。与出生前未经历饥荒的兄弟姐妹相比,这些人的某些基因甲基化增加,其他基因甲基化减少。这些甲基化的差异可能有助于解释为什么这些人在以后的生活中患某些疾病的可能性增加了。



相关阅读

什么是表观遗传学?表观遗传遵循孟德尔遗传规律吗?




分享