兩項研究闡明飲食對基因表達和生理的影響
有時你就是不能抵擋一塊巧克力蛋糕的誘惑，即使有再多的健康意識，人們偶爾也會沉迷于垃圾食品。馬薩諸塞大學醫(yī)學院（UMMS）的一項新研究指出，即使這些偶爾的放縱是很少量的，也可能對基因表達造成重大影響，并給生理和健康帶來負面影響。
UMMS系統(tǒng)生物學項目主任、分子醫(yī)學教授A.J. Marian Walhout領(lǐng)導了這項研究，相關(guān)結(jié)果發(fā)表在Cell雜志上。在這篇文章中，研究者們闡明了代謝和生理與飲食之間的。利用線蟲這一模式生物，Walhout博士和他的同事們觀察了不同的飲食會對基因表達產(chǎn)生哪些不同的影響，這些基因可能與至關(guān)重要的生理變化有關(guān)。
Walhout說：“簡單來說，我們發(fā)現(xiàn)當線蟲以不同類型的細菌為食時，它們能戲劇性地改變自身的基因表達程序，進而導致重要的生理變化。與以大腸桿菌為食的實驗室線蟲相比，以叢毛單胞菌為天然食物的線蟲繁殖力很弱，生命周期短，并且發(fā)育很快。”
Walhout和他的同事們確定了線蟲在食用以上兩種不同的細菌后，發(fā)生在它們基因表達上的至少87種變化。令人驚訝的是，這些改變不存在于在營養(yǎng)控制方面通常活躍的TOR和胰島素信號通路中；相反，這些改變部分發(fā)生于決定線蟲發(fā)育和生長的蛻皮通路中。這一內(nèi)容為飲食、基因表達和生理學之間提供了關(guān)鍵的。這篇文章的*作者，Walhout實驗室的博士后Lesley MacNeil說：“更重要的是，這些在線蟲中受飲食影響的調(diào)控因子的同源基因也控制了人類的晝夜節(jié)律。我們已經(jīng)知道晝夜節(jié)律受飲食影響。這表明我們或許能利用線蟲來研究飲食、基因表達和生理之間，以及它們與人類疾病之間的復雜。”
引人注目的是，與只食用大腸桿菌的線蟲相比，即使線蟲只食用了少量的叢毛單胞菌，它們的基因表達和生理特征都會發(fā)生急劇的變化。這些結(jié)果提供了有趣的可能性：并不能用健康或不健康來判斷不同的飲食規(guī)律，而是特定數(shù)量的特定食物在某些條件下可能是的，能改善生理效果。
Walhout說：“在原本不健康的飲食中加入少量健康的食物，就可能帶來基因表達方面的有益改變，并產(chǎn)生較大的生理學影響。”
Walhout實驗室的另一項研究利用線蟲作為模式系統(tǒng)探索了關(guān)于疾病和人類飲食療法的復雜問題。他們發(fā)現(xiàn)，干擾參與線蟲代謝的基因表達會導致代謝不平衡，從而干擾了動物的飲食響應(yīng)，這些結(jié)果可能對治療一系列人類遺傳病有直接影響。
Walhout實驗室的Emma Watson博士說：“為了更好的理解飲食影響線蟲基因表達的分子機制，我們尋找了對飲食有異常響應(yīng)的基因，并發(fā)現(xiàn)了能整合細胞內(nèi)部營養(yǎng)需求/失衡與外部可用性是一個大的代謝網(wǎng)絡(luò)以及調(diào)控基因。這些信息進而被傳遞到線蟲的信息處理基因處，導致了異常的響應(yīng)。”
這些發(fā)現(xiàn)暗示，基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的存在促進了線蟲對內(nèi)部生理和外部環(huán)境的快速響應(yīng)，進而維持了線蟲體內(nèi)的代謝平衡。有趣的是，線蟲中的一個現(xiàn)象與導致人類先天代謝病的突變類似；一種可幫助將營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可用形式的酶的基因出現(xiàn)缺陷時會導致這類遺傳疾病。這些疾病常?？捎猛ㄟ^飲食干預的方法治療，即避免有毒物質(zhì)的積累，以及給患者補充可能耗盡的代謝產(chǎn)物。
根據(jù)Walhout所說，我們有可能利用這一線蟲中的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)來類比，了解特定的飲食養(yǎng)生法是如何減輕這些代謝疾病的。另外，它還可以被用來篩選可與飲食治療產(chǎn)生相同效果的藥物或其它小分子。
盡管Walhout和同事們只是對線蟲進行了基礎(chǔ)飲食研究，但是他們得到的結(jié)果能夠直接指導人類的疾病治療，因為可以將線蟲作為模式系統(tǒng)來查明飲食響應(yīng)、先天代謝疾病的機制，并尋找它們之間的。
“由于很多原因，我們很難回答人類的飲食、基因表達和生理學之間的復雜關(guān)系?，F(xiàn)在，我們能利用一個非常簡單的系統(tǒng)——線蟲，來回答關(guān)于這些內(nèi)容的細節(jié)問題。”
