Концепции первопричин здоровья и болезней на ранних периодах развития (DOHaD) и отцовских первопричин, передаваемых следующим поколениям (POHaD)

В обзоре рассматривается онтогенетическая концепция инициации здоровья и болезней (англ. Developmental Origins of Health and Disease, DOHaD) и новая концепция отцовских первопричин здоровья и болезней (англ. Paternal Origins of Health and Disease, POHaD), основанные на научных данных, говорящих о том, что воздействие факторов окружающей среды как на мать, так и на отца может играть роль в репрограммировании здоровья следующего поколения на протяжении всей жизни, а возникшие изменения могут быть переданы через поколения посредством сложных и разнообразных эпигенетических механизмов. Описаны такие термины, как эпигенетика, являющаяся своеобразным «драйвером» для данных концепций, эпигенетическое наследование (англ. Intergenerational Inheritance – от поколения к поколению и Transgenerational Inheritance – через поколения), эпигенетические изменения, вызываемые окружающей средой (англ. Environmental Epigenetics). Рассмотрены периоды уязвимости (англ. Windows of Susceptibility) для возникновения эпигенетических изменений в мужских половых клетках, ответственных за эпигенетическое наследование. Описаны эпигенетические эпидемиологические (англ. Epigenetic Epidemiology) исследования в области репродуктологии, оцениваются их достоинства и недостатки. Данные исследования могут служить основой для получения новых знаний о причинах эпигенетических вариаций в половых клетках, возникающих в норме и при воздействии факторов окружающей среды, и их фенотипических последствиях, передаваемых по наследству.

1. Barker D.J. The origins of the developmental origins theory. J Intern Med. 2007;261(5):412–7. DOI: 10.1111/j.1365-2796.2007.01809.x.

2. Preston J.D., Reynolds L.J., Pearson K.J. Developmental origins of health span and life span: A mini-review. Gerontology. 2018;64(3):237–45. DOI: 10.1159/000485506.

3. Ho S.M., Cheong A., Adgent M.A. et al. Environmental factors, epigenetics, and developmental origin of reproductive disorders. Reprod Toxicol. 2017;68:85–104. DOI: 10.1016/j.reprotox.2016.07.011.

4. Soubry A., Hoyo C., Jirtle R.L., Murphy S.K. A paternal environmental legacy: evidence for epigenetic inheritance through the male germ line. BioEssays. 2014;36(4):359–71. DOI: 10.1002/bies.201300113.

5. Barker D.J. Developmental origins of adult health and disease. J Epidemiol Community Health. 2004;58(2):114–5. DOI: 10.1136/jech.58.2.114.

6. Barker D.J., Gluckman P.D., Godfrey K.M. et al. Fetal nutrition and cardiovascular disease in adult life. Lancet. 1993;341(8850):938–41. DOI: 10.1016/0140-6736(93)91224-a.

7. Hales C.N., Barker D.J. Type 2 (non-insulin-dependent) diabetes mellitus: the thrifty phenotype hypothesis. Diabetologia. 1992;35(7):595–601.

8. Wadhwa P.D., Buss C., Entringer S., Swanson J.M. Developmental origins of health and disease: brief history of the approach and current focus on epigenetic mechanisms. Semin Reprod Med. 2009;27(5):358–68. DOI: 10.1055/s-0029-1237424.

9. Rando O.J., Simmons R.A. I’m eating for two: parental dietary effects on offspring metabolism. Cell. 2015;161(1):93–105. DOI: 10.1016/j.cell.2015.02.021.

10. Soubry A. POHaD: why we should study future fathers. Environ Epigenet. 2018;4(2):dvy007. DOI: 10.1093/eep/dvy007.

11. Donkin I., Barres R. Sperm epigenetics and influence of environmental factors. Mol Metab. 2018;14:1–11. DOI: 10.1016/j.molmet.2018.02.006.

12. Watkins A.J., Dias I., Tsuro H. et al. Paternal diet programs offspring health through sperm- and seminal plasma-specific pathways in mice. Proc Natl Acad Sci USA. 2018;115(40):10064–9. DOI: 10.1073/pnas.1806333115.

13. Watson J.D., Baker T.A., Gann A. et al. Molecular biology of the gene. 7th ed. Cold Spring Harbor, New-York: Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2014. 872 p.

14. Skinner M.K., Manikkam M., Guerrero-Bosagna C. Epigenetic transgenerational actions of environmental factors in disease etiology. Trends Endocrinol Metab. 2010;21(4):214–22. DOI: 10.1016/j.tem.2009.12.007.

15. Soubry A. Epigenetics as a driver of developmental origins of health and disease: did we forget the fathers? Bioessays. 2018;40(1):1700113. DOI: 10.1002/bies.201700113.

16. Никитин А.И., Сергеев О.В., Суворов А.Н. Влияние вредных факторов среды на репродуктивную, эндокринную системы и эпигеном. М.: Акварель, 2016. 348 c.

17. Vanyushin B.F. Epigenetics today and tomorrow. Russian Journal of Genetics: Applied Research. 2014;4(3):168–88. DOI: 10.1134/S2079059714030083.

18. Cavalli G., Heard E. Advances in epigenetics link genetics to the environment and disease. Nature. 2019;571(7766):489–99. DOI: 10.1038/s41586-019-1411-0.

19. Nilsson E.E., Sadler-Riggleman I., Skinner M.K. Environmentally induced epigenetic transgenerational inheritance of disease. Environ Epigenet. 2018;4(2):dvy016. DOI: 10.1093/eep/dvy016.

20. Tuscher J.J., Day J.J. Multigenerational epigenetic inheritance: One step forward, two generations back. Neurobiol Dis. 2019;132:104591. DOI: 10.1016/j.nbd.2019.104591.

21. Skinner M.K. Environmental stress and epigenetic transgenerational inheritance. BMC Med. 2014;12:153. DOI: 10.1186/s12916-014-0153-y.

22. Wei Y., Schatten H., Sun Q.Y. Environmental epigenetic inheritance through gametes and implications for human reproduction. Hum Reprod Update. 2015;21(2):194–208. DOI: 10.1093/humupd/dmu061.

23. Tang W.W., Kobayashi T., Irie N. et al. Specification and epigenetic programming of the human germ line. Nat Rev Genet. 2016;17(10):585–600. DOI: 10.1038/nrg.2016.88.

24. Molaro A., Hodges E., Fang F. et al. Sperm methylation profiles reveal features of epigenetic inheritance and evolution in primates. Cell. 2011;146(6):1029–41. DOI: 10.1016/j.cell.2011.08.016.

25. Pilsner J.R., Parker M., Sergeyev O., Suvorov A. Spermatogenesis disruption by dioxins: Epigenetic reprograming and windows of susceptibility. Reprod Toxicol. 2017;69:221–9. DOI: 10.1016/j.reprotox.2017.03.002.

26. Wu H., Hauser R., Krawetz S.A., Pilsner J.R. Environmental susceptibility of the sperm epigenome during windows of male germ cell development. Curr Environ Health Rep. 2015;2(4):356–66. DOI: 10.1007/s40572-015-0067-7.

27. Mill J., Heijmans B.T. From promises to practical strategies in epigenetic epidemiology. Nat Rev Genet. 2013;14(8):585–94. DOI: 10.1038/nrg3405.

28. Michels K.B. Epigenetic epidemiology. Springer Netherlands, 2012. 448 p.

29. Messerlian C., Gaskins A.J. Epidemiologic approaches for studying assisted reproductive technologies: design, methods, analysis and interpretation. Curr Epidemiol Rep. 2017;4(2):124–32. DOI: 10.1007/s40471-017-0105-0.

30. Messerlian C., Williams P.L., Ford J.B. et al. The Environment and Reproductive Health (EARTH) Study: A Prospective Preconception Cohort. Hum Reprod Open. 2018;2018(2). pii: hoy001. DOI: 10.1093/hropen/hoy001.