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遗传vs养育-哪个更重要?

Raman博士（胎儿医学和妇产科中心 妇产科顾问）的文章

自然（遗传）和环境（养育）都影响着个体的发育。在占全球人口60%的亚洲人群中，非传染性疾病盛行。例如肥胖已经成为全球的一个主要健康问题，在新加坡男性和马来西亚人群中，体质指数等于或超过25的成人人口已经超过40%。

旺盛的表现型

早期的基因和环境影响可能与婴儿成年后的疾病发生有关（2）。“发育起源假说”假设胎儿会进行细胞、代谢、生理上的调整以适应环境的变化，从而为出生后的生活做好准备（3）。发育个体的表现型被认为是“旺盛的”，比如在饥饿期间，胎儿会减少胰岛素分泌并增加外周胰岛素抵抗，从而指引更多的葡萄糖到脑和心脏，并减少骨骼肌的供应（4）。发育的可塑性是存在的，单一基因型可潜在行成一系列不同的表现型。

荷兰饥荒研究

从荷兰饥荒研究的结果中可以看到遗传与养育环境比较的影响。在1944年冬天，由于战争荷兰经历了巨大的食物短缺。结果导致每天的能量摄入从2000千卡下降到500千卡。这个时期出生和成长的儿童并经历了饥荒的话，大都身材短小并且患多种疾病，包括在以后的生活出现水肿、贫血、糖尿病和抑郁症（5）。生产小婴儿的风险持续两代人（6）。在子宫内经历了饥荒的婴儿增加了成年后胰岛素抵抗和代谢综合征风险。同样当这些婴儿成年后，精神异常（精神分裂，主要情感表达异常）也增加（7-8）。甚至在60年后，对比他们同性别、喂养好的兄弟姊妹，这些个体的印迹胰岛素样生长因子II基因的DNA甲基化减少（9）。围产期经历饥荒与DNA甲基化的相关性被认为是重要的。这项研究提供了第一个证据，生命早期的环境条件能够引起人类表观遗传的变异，并且这种变异可以持续终生。

生命早期表观遗传和成年期健康结局

我们基因的表达不是固定的。基因表观遗传的调节能使DNA和染色体结构产生稳定的变化从而改变基因的表达。主要涉及的是DNA甲基化和通过乙酰化/脱乙酰的组蛋白修饰（10-12）。发生在生命早期的表观遗传编程能够对生命后期的结局产生影响（13-14），例如在晚年非传染性疾病的发展如肥胖和II型糖尿病（15）。此外，这种表观遗传编程似乎可以跨代发生（16）。例如孕期妇女营养不良可能会导致胎儿发育不良，和婴儿出生后肥胖和胰岛素抵抗风险增加。子代长大后也可能会经历妊娠糖尿病和分娩巨大儿，使得他们本身又重复着这种高风险的循环（16）。

为了说明这个问题，“在新加坡朝着健康结局成长”（GUSTO）的研究跟踪了新加坡大型父母-后代队列，其主要目的是评估早期发育中的影响，并判断这些影响是否会影响婴儿以后生活的代谢轨迹（图1）（17）。目前这个研究的数据阐明了母亲的营养对早产儿风险和新生儿出生体重的影响很重要（18）。

这些观察强调，如果儿童要发挥他们一生健康的潜能，婴儿和他们父母的最佳营养是必需的（19）。早期干预与良好结局密切相关；推迟干预与不太理想的结局相关（图1）。

图1. 与肥胖和相关紊乱发展有关的因素（10）

结论

早期的干预可能减少非传染性疾病的风险。围产期是很关键的，促进生命有一个健康的开始意味着干预的有益效果会产生更大的影响。

参考文献

  1. Ng M. et al (2014). Global, regional, and national prevalence of overweight and obesity in children and adults during 1980-2013: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2013. Lancet 2014;384(9945):766-781.
  2. Barker, DJ. Developmental origins of chronic disease. Public Health 2012;126(3):185-189.
  3. Lebenthal, E. et al (2007). Novel concepts in the developmental origins of adult health and disease. J Nutr 2007;137(4):1073-1075
  4. Hales, C.N. et al (1992) Type 2 (non-insulin-dependent) diabetes mellitus: the thrifty phenotype hypothesis. Diabetologia 1992;35(7):595-601.
  5. Susser M. and Stein Z. (1994). Timing in prenatal nutrition: a reprise of the Dutch Famine Study. Nutr Rev 1994;52(3):84-94.
  6. Emanuel I. et al (1992). Intergenerational studies of human birthweight from the 1958 birth cohort. 1. Evidence for a multigenerational effect. Br J Obstet Gynaecol 1992;99(1):67-74
  7. Hulshoff Pol H.E. et al. (2000). Prenatal exposure to famine and brain morphology in schizophrenia. Am J Psychiatry 2000;157(7):1170-1172.
  8. Brown A.S. et al (2000). Further evidence of relation between prenatal famine and major affective disorder. Am J Psychiatry 2000;157(2):190-195.
  9. Heijmans B.T. et al (2008). Persistent epigenetic differences associated with prenatal exposure to famine in humans. Proc Natl Acad Sci U S A 2008;105(44):17046-17049.
  10. Gluckman P.D. et al (2005). The developmental origins of adult disease. Matern Child Nutr 2005;1(3):130-141
  11. Heerwagen M.J. et al (2010). Maternal obesity and fetal metabolic programming: a fertile epigenetic soil. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 2010;299(3):R711-722
  12. Zaidi S.K. et al (2010). Architectural epigenetics: mitotic retention of mammalian transcriptional regulatory information. Mol Cell Biol 2010;30(20):4758-4766
  13. Godfrey K.M. et al (2010). Developmental origins of metabolic disease: life course and intergenerational perspectives. Trends Endocrinol Metab 2010;21(4):199-205
  14. Koletzko B. et al (2011). Programming research: where are we and where do we go from here? Am J Clin Nutr 2011;94(6 Suppl):2036s-2043s
  15. Hanson M.A. et al (2014). Early developmental conditioning of later health and disease: physiology or pathophysiology? Physiol Rev 2014;94(4):1027-1076
  16. Gluckman P.D. et al (2005). Metabolic disease: evolutionary, developmental and transgenerational influences. Nestle Nutr Workshop Ser Pediatr Program 2005;55:17-27
  17. Soh S.E. et al (2014). Insights from the Growing Up in Singapore Towards Healthy Outcomes (GUSTO) cohort study. Ann Nutr Metab 2014;64(3-4):218-225
  18. Chia A.R. et al (2016). A vegetable, fruit, and white rice dietary pattern during pregnancy is associated with a lower risk of preterm birth and larger birth size in a multiethnic Asian cohort: the Growing Up in Singapore Towards healthy Outcomes (GUSTO) cohort study. Am J Clin Nutr 2016;104(5):1416-1423
  19. Black R.E. et al (2013). Maternal and child undernutrition and overweight in low-income and middle-income countries. Lancet 2013;382(9890):427-451
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