В новом исследовании изучается, как употребление каннабиса среди мужчин может оказывать наследственное влияние на мужскую фертильность.

Введение

Более ранние исследования показали, как наследственные эпигенетические изменения происходят после токсического воздействия. Наиболее известным из них является модификация ДНК сперматозоидов, которая представляет собой наследуемое стабильное ковалентное изменение экспрессии генов без каких-либо изменений в фактических кодонах. Метилирование ДНК является ключевой частью формирования и созревания сперматозоидов, но также дает возможность потенциально пагубных последствий из-за воздействия окружающей среды.

Употребление каннабиса во время беременности было связано с проблемами развития нервной системы, опорно-двигательного аппарата и сердечно-сосудистой системы у потомства. Более ранние исследования показали изменения метилирования сперматозоидов после употребления мужчинами каннабиса с частичным изменением метилирования после прекращения приема препарата. Это подтверждается экспериментами на животных с использованием наиболее мощного производного каннабиса, тетрагидроканнабидиола (ТГК), демонстрирующими наследственные эффекты метилирования в гене-кандидате на аутизм, а также проблемы с синаптической передачей, произвольными движениями и нарушением когнитивных функций.

Текущее исследование, опубликованное онлайн в журнале Epigenetics and Chromatin , фокусируется на последствиях употребления каннабиса отцом в преконцепционный период в виде стойких изменений метилирования во всем эпигеноме потомства.

Используя бисульфитное секвенирование всего генома (WGBS), в исследовании на крысах изучалось воздействие экстракта каннабиса (CE) в течение 28 дней с последующим 56-дневным вымыванием (раннее воздействие, EE); 28-дневное воздействие CE после первых 56 дней введения носителя (позднее воздействие, LE); и контрольная группа. Все наблюдались в течение одного и того же периода. 56-дневный период соответствует одному циклу сперматогенеза.

Что показало исследование?

Позднее воздействие, стойкие изменения

Исследование показало различия в степени эпигенетической модификации посредством метилирования в зависимости от времени воздействия, хотя направление изменений в обоих случаях было одинаковым. Однако при обоих воздействиях средние различия в метилировании показали сильную корреляцию.

56-дневный период вымывания в группе крыс ЭЭ был связан с заметным уменьшением изменений метилирования. « Это подтверждает гипотезу о том, что прекращение воздействия в течение как минимум одного сперматогенного цикла эффективно минимизирует многие эпигенетические эффекты, вызванные CE, в сперме ».

Величина изменений была больше при позднем воздействии по сравнению с ранним воздействием, будь то гипо- или гиперметилирование. Средняя разница в 15,5% в гипометилированных сайтах в группе LE контрастирует с разницей в 8,5% в тех же сайтах в группе EE. Для гиперметилированных сайтов соответствующие различия составили 14% против 7,5% соответственно.

Группа ЭЭ показала изменения метилирования в некоторых генах ДНК сперматозоидов и головного мозга по сравнению с контрольной группой, которые не были обнаружены в группе ЛЭ.

Doctor's Best, коэнзим Q10 с высокой степенью усвоения с BioPerine, 100 мг, 60 мягких таблеток

Повреждение может быть связано с сперматогониальными стволовыми клетками, которые передают полученное в результате изменение метилирования сперматозоидам, полученным из них. Сперматозоиды, полученные из сперматогоний на более поздних стадиях развития, могли быть резорбированы в течение периода вымывания, что и объясняет указанный выше факт.

Это может указывать на стойкие или даже необратимые изменения после раннего воздействия на самообновляющийся пул предшественников стволовых клеток сперматогонии, несмотря на период вымывания. Обнаружение очень похожих паттернов метилирования в сперме и некоторых тканях мозга потомков крыс, подвергшихся воздействию CE, может указывать на то, что отцовские изменения метилирования, связанные с воздействием CE до зачатия, могут передаваться из поколения в поколение.

Интересно, что большинство затронутых генов были вовлечены в развитие.

Наследственные изменения

Было подтверждено, что эти изменения в метилировании ДНК сперматозоидов являются наследственными. Сперма потомства, рожденного от самцов, подвергшихся воздействию CE (группа LE), показала заметную потерю метилирования по сравнению с контрольным потомством. В случае с группой EE результаты просто не соответствовали значимости.

Такие же потери метилирования были также обнаружены в гене Mtss1 в гиппокампе и прилежащем ядре (NAc) по сравнению с контрольным потомством с гипометилированием в 4/9 проанализированных сайтах. Этот ген контролирует изменения в синаптической передаче, что указывает на важность даже незначительных изменений в метилировании из-за возникающих в результате чрезвычайно усиленных эффектов на экспрессию генов.

Зависимые от пола изменения в экспрессии генов

Однако это не отражалось на равномерном влиянии на экспрессию этих генов. При анализе по полу контрольное потомство самцов показало отрицательную связь, а самки — положительную. У потомства, подвергшегося воздействию CE, у самцов была положительная, а у самок незначительная отрицательная ассоциация.

Интересно, что инвертированные паттерны связи между кодированием генов и уровнями метилирования, наблюдаемые между самцами и самками потомства самцов крыс, подвергшихся воздействию CE, отражают фактические физиологические различия в моделях поведения и познания между потомками любого пола после воздействия CE на отца.

кардиомегалия

У потомства, подвергшегося воздействию CE, наблюдалось увеличение массы сердца в обеих группах, но при отдельном анализе у самок наблюдалось значительное увеличение в обеих группах, тогда как у самцов значимое увеличение наблюдалось только в группе EE. В целом, эффект был значительным только у женщин.

Каковы выводы?

Исследование демонстрирует наследуемые эпигенетические изменения в метилировании ДНК сперматозоидов у самцов крыс, подвергшихся воздействию CE. Во-вторых, это показывает, что такие изменения передаются потомству в сперме, а также в областях мозга, участвующих в развитии. Несмотря на период вымывания, соответствующий одному циклу сперматогенеза, некоторые из этих изменений сохранялись. Более ранние исследования предполагают, что это может быть связано со стрессовыми изменениями в сперматозоидах, которые влияют на их дифференцировку и созревание.

Исследование также показало кардиомегалию у потомства самцов и самок крыс-самцов, подвергшихся воздействию CE до зачатия. 

Взятые вместе, эти результаты показывают, что воздействие каннабиса на отцов до зачатия влияет на результаты между поколениями. По мере расширения легализации каннабиса и роста потребления крайне важно, чтобы мы лучше понимали, как воздействие на одно поколение может влиять на здоровье и болезни будущих поколений ».

Требуются дальнейшие исследования во многих областях, затронутых в этом исследовании, таких как механизм наследственности, роль плаценты в передаче эффектов этого отцовского воздействия потомству, механизм кардиомегалии у потомства подвергшихся воздействию крыс, и проявляют ли эти потомки какие-либо другие эффекты развития нервной системы или поведения в соответствии с модификациями в экспрессии генов.