Человек приобрел диабет и ожирение на поздних стадиях эволюции

Как показали последние исследования американских ученых, уже после 40 лет у людей с ожирением начинается деградация мозга. Вывод сделан после того, как испытуемых в возрасте от 40 до 60 лет, выполнявших тестовые задания, обследовали при помощи магнитно-резонансной томографии. Помимо того, что тучные испытуемые хуже справлялись с заданием, у них оказалась снижена активность нижней теменной доли, лобной доли, передней поясной извилины коры мозга, а также гиппокампа. Функциональная недостаточность сопровождалась снижением объема серого вещества – коры мозга.

Другая группа исследователей из Калифорнийского университета в Сан-Диего (University of California, San Diego) пришла к выводу, что предрасположенность к ожирению и диабету возникла в эволюции человека как относительно позднее «приобретение». К таким последствиям привела потеря функции гена CMAH из-за мутации, которая отличает человека от всех других млекопитающих.

Ген CMAH связан с образованием сиаловой кислоты, входящей в состав гликопротеинов клеточной мембраны. Мутантный ген не может образовать молекулу сиаловой кислоты нужного типа. Его связь с диабетом и ожирением ученые проверили в экспериментах на мышах. Они получили мутантных мышей с «человеческой» мутацией гена CMAH и сравнили их с нормальными мышами. Тех и других кормили пищей повышенной жирности, из-за чего в обеих группах у животных развилась резистентность к инсулину. Но только у мутантных мышей резко снизилась продукция инсулина бета-клетками поджелудочной железы, и они сильно набрали вес. На нормальных животных жирная диета не повлияла в такой степени.

«Поскольку эта мутация уникальна для человека, можно предполагать, что она принесла нашим предкам какие-то преимущества, — рассуждает Джеральд Вейсман (Gerald Weissmann), главный редактор журнала FASEB. – Возможно, она была полезна для защиты от микробов или от стресса. Чтобы ответить на этот вопрос, надо выяснить все функции гена CMAH . Как бы то ни было, очевидно, что его плюсы перевесили минусы и обеспечили выживание наших предков».

Несмотря на многочисленные исследования молекулярных механизмов клетки с целью поиска отклонений, повышающих риск развития множества социально значимых заболеваний, данная область все еще остается малоизученной. Примером такого заболевания является сахарный диабет 2 типа. Многие ученые полагают, что предрасположенность к СД2 могут определять эпигенетические факторы – молекулярные маркеры, не влияющие на изменение последовательности ДНК, но регулирующие активность генов. Одним из главных механизмов эпигенетического наследования является метилирование ДНК, заключающееся в присоединении метильной группы к цитозиновому нуклеотиду. Метилирование необходимо для регуляции экспрессии генов и защиты ДНК от расщепления. Нарушения процесса метилирования являются причиной развития множества заболеваний человека. Ученые из Еврейского Университета Иерусалима провели крупное мультифакторное исследование, посвященное анализу эпигенетических вариаций, способствующих развитию СД2. Исследование проводилось с участием 1169 пациентов с данным заболеванием, а также здоровых людей, составивших контрольную группу. Создав карту вариаций метилирования ДНК у пациентов с СД2 и здоровых людей, израильские ученые выявили четкую ассоциацию между характером метилирования и предрасположенностью к заболеванию. Это первая научная работа, позволившая выявить эпигенетические факторы риска развития сахарного диабета 2 типа.

Специфический паттерн метилирования ДНК, ассоциированный с развитием СД2, был также обнаружен у молодых людей без клинических проявлений заболевания, у которых со временем произошли нарушения метаболизма глюкозы, повлекшие за собой развитие диабета. Это свидетельствует о том, что специфический характер метилирования может послужить маркером для ранней диагностики развития заболевания.

Новые данные, полученные в ходе исследования, проясняют механизм индивидуальной предрасположенности к сахарному диабету 2 типа и прокладывают путь для исследования подобных механизмов множества других заболеваний человека, таких как метаболические, аутоиммунные и психические расстройства.

Учитывая, что эпигенетические маркеры чувствительны к целому ряду факторов окружающей среды, таких как диета, прием лекарственных препаратов и действие химических веществ, полученные данные могут стать основой для разработки новой превентивной терапии.