ISSN 0300-9092 (Print)
ISSN 2412-5679 (Online)

Концепция эпигенетических модификаций в метаболическом программировании плода

Тезиков Ю.В., Липатов И.С., Тютюнник В.Л., Кан Н.Е., Курбанова А.М.

1) ФГБОУ ВО «Самарский государственный медицинский университет» Минздрава России, Самара, Россия; 2) ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии имени академика В.И. Кулакова» Минздрава России, Москва, Россия

В представленном обзоре проблема метаболического программирования плода рассматривается в рамках концепции эпигенетической регуляции генома. Обсуждаются основные механизмы метаболического программирования плода при плацентарной недостаточности, нарушенном энергопластическом обеспечении, изменениях становления микробиома, соматической патологии и влиянии других факторов с позиции эпигенетики. Проведены систематизация существующих знаний о роли эпигенетических модификаций генома в метаболическом программировании плода и анализ их значимости в реализации высокого риска сердечно-сосудистых заболеваний в постнатальном периоде. По результатам анализа литературы выявлено, что эпигенетические механизмы, такие как метилирование/деметилирование ДНК, модификации гистонов, микроРНК путем изменения организации хроматина и доступности ДНК, способны программировать метаболизм плода в неблагоприятных внутриутробных условиях под воздействием внешних и внутренних стимулов. Показаны возможности эпигенетической терапии и реализации превентивных мер, направленных на снижение бремени неинфекционных заболеваний, являющихся ведущими причинами смертности. 
Заключение: Эпигенетика должна рассматриваться как ключевой фактор, отражающий показатели индивидуального здоровья в условиях неуклонного роста числа заболеваний, ассоциированных с метаболическим синдромом, и именно фетальный период является основополагающим с позиции возможностей эпигенетической профилактики и терапии, делая данное направление перспективным для дальнейшего изучения.

Вклад авторов: Тезиков Ю.В., Кан Н.Е. – концепция и дизайн исследования; Липатов И.С., Тютюнник В.Л., Курбанова А.М. – поиск и анализ материала; Липатов И.С., Тезиков Ю.В., Курбанова А.М. – написание текста; Тютюнник В.Л., Кан Н.Е. – редактирование.
Конфликт интересов: Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Финансирование: Статья подготовлена без спонсорской поддержки.
Для цитирования: Тезиков Ю.В., Липатов И.С., Тютюнник В.Л., Кан Н.Е., 
Курбанова А.М. Концепция эпигенетических модификаций в 
метаболическом программировании плода.
Акушерство и гинекология. 2024; 4: 5-14
https://dx.doi.org/10.18565/aig.2024.60

Ключевые слова

эпигеном
фетальное программирование
инсулинорезистентность
метаболический синдром
плацентарная недостаточность
эпигенетические модификации
эпигенетическая терапия

Эпигенетика, являясь относительно молодым направлением современной науки, все чаще становится объектом исследований, а эпигенетические модификации, такие как метилирование/деметилирование ДНК, микроРНК, изменение гистонов включают различные механизмы ремоделирования хроматина, способствуя метаболическому программированию плода. Эпигеном на современном этапе развития является важным недостающим звеном, связанным с диагностикой и индивидуальным прогнозом метаболических нарушений. Актуальность данного направления обусловлена тем, что неинфекционные заболевания являются ведущей причиной заболеваемости и смертности во всем мире. Метаболические заболевания составляют наибольшую часть неинфекционных заболеваний, и, согласно атласу Международной диабетической федерации (IDF), к 2045 г. более 693 млн человек будут страдать от диабета, в то время как распространенность ожирения достигнет 1 млрд человек во всем мире к 2030 г. [1, 2].

Эпигенетику в широком смысле можно определить как совокупность механизмов, которые необходимы для реализации генетической программы развития. Определение сущности эпигенетики эволюционирует по мере того, как становится все более ясной информация о вовлеченных в нее молекулярных процессах и улучшается знание о генетических явлениях. Учитывая современное понимание, эпигенетика определяется как научное направление по изучению механизмов, контролирующих активность генома независимо от нуклеотидной последовательности ДНК, которая может наследоваться посредством митоза или мейоза [3, 4].

В контексте беременности эпигенетика также стала многообещающей областью исследований, поскольку она может помочь объяснить более высокую восприимчивость как матери, так и плода к развитию осложнений гестации, в том числе ассоциированных с дефицитом и избытком поступления энергопластических субстанций в период антенатального развития, особую значимость среди которых приобретают гестационный сахарный диабет (ГСД), преэклампсия (ПЭ) и плацентарная недостаточность (ПН) с развитием фетальной патологии. Именно дисметаболические нарушения сегодня занимают лидирующую позицию в структуре акушерской патологии, поскольку беременность путем нарастания инсулинорезистентности (ИР) запускает диабетогенные и атерогенные процессы, подобные таковым при функциональной фазе метаболического синдрома (МС), что позволяет представить беременность как естественную (физиологическую) модель МС [5–7].

Истинные причины фетального метаболического программирования все еще не ясны, однако предполагается, что эпигенетические модификации являются важнейшим адаптационным механизмом, лежащим в основе выживания плода через его перепрограммирование с последующим развитием метаболических нарушений в постнатальном периоде жизни. Метаболическое программирование плода посредством эпигенетических модификаций индуцируется эпигенетическими модифицирующими ферментами, аномальной активацией внутриклеточного воспаления и стресса эндоплазматического ретикулума, адипокинов, а также регуляцией энергетического баланса и микроРНК [8, 9]. Значимый вклад в процесс метаболического программирования также вносит неблагоприятная внутриутробная среда (протромбогенный, провоспалительный статус, оксидативный стресс, токсические и иммунопатологические факторы и др.), выступающая в качестве критического механизма, индуцирующего каскад эпигенетических модификаций [10, 11].

Внутриутробное развитие в настоящее время признано критическим периодом в этиологии заболеваний человека. Концепция программирования плода предполагает, что эпигенетическая регуляция генома осуществляется под влиянием факторов внешней и внутренней среды, максимальное влияние которых отмечено в период фетального развития – результатом является программирование постнатальных болезней человека, проявляющихся в течение жизни с манифестацией в более раннем возрасте [12]. Следовательно, несмотря на то, что роль эпигенетических модификаций в становлении нарушений беременности признана и научно обоснована, знания о влиянии нутрициологического фактора и ряда осложнений гестации, лежащих в основе формирования неблагоприятных внутриутробных условий, позволят прогнозировать долгосрочные метаболические последствия с целью их первичной/вторичной профилактики, включая этап пренатального развития [13].

В основу обзорного исследования легло изучение отечественной и зарубежной литературы по данной проблеме в базах данных PubMed, eLibrary.Ru, Cochrane, MedLine, Hinari, Scopus за период 2015–2024 гг.

Цель: систематизировать существующие знания о роли эпигенетических модификаций генома в метаболическом программировании плода и проанализировать их значимость в реализации высокого риска сердечно-сосудистых заболеваний в постнатальном периоде.

Концепция фетального программирования

Концепция фетального программирования была впервые предложена Д. Баркером и Ч. Хейлсом в 1998 г., а позже расширилась до теории происхождения здоровья и болезней в процессе развития (DOHaD). В рамках данной теории обсуждается идея о том, что метаболическое репрограммирование плода обусловлено неблагоприятной внутриутробной средой посредством эпигенетических механизмов и формирует предрасположенность к метаболическим заболеваниям в отдаленной перспективе. Д. Баркер впервые выдвинул идею о том, что эпидемия заболеваний, ассоциированных с метаболическими нарушениями в западных странах в XX в., которая парадоксальным образом совпала с повышением уровня жизни и питания, берет свое начало в фетальном периоде. Действительно, имеются существенные доказательства связи низкого веса при рождении из-за ограничения/замедления роста плода при наличии достаточного потенциала с повышенным риском метаболических заболеваний в более позднем возрасте. Эти выводы привели ко второй части гипотезы Баркера – «бережливому фенотипу»; согласно данному положению, адаптация к недостаточному энергопластичеcкому обеспечению в период внутриутробной жизни приводит к постоянным метаболическим и эндокринным изменениям в процессе непрерывного развития. Однако проблема «несоответствия» возникает, когда индивиды, адаптированные в процессе развития к одной среде, например, внутриутробной, подвергаются воздействию другой в постнатальном периоде [14–16].

Интересным фактом является то, что гипотеза «бережливого фенотипа» была оспорена гипотезой «спасения плода», согласно которой ИР в условиях дефицита питания в период антенатального развития объясняется не гипоплазией β-клеток поджелудочной железы, а развитием периферической ИР. Многочисленными исследованиями доказано, что именно ИР, в свою очередь, лежит в основе глобальных эпигенетических модификаций в масштабах всего генома [17].

Особую значимость в реализации эпигенетических модификаций в настоящее время приобретает нутрициологический фактор, отражающий связь обмена веществ беременной с механизмами, ответственными за формирование ПН, ПЭ и ГСД как важных гестационных факторов программирования метаболизма у плода [18, 19]. Так, формирующаяся в условиях структурно-функциональной дезорганизации сосудистого эндотелия, внутриклеточного воспаления и оксидативного стресса гипоксия плода, в совокупности с дефицитом белка, опосредует путем эпигенетических модификаций снижение числа β-клеток поджелудочной железы и развитие патологической ИР в постнатальном периоде. Также следует отметить, что повышенное артериальное давление на фоне антиангиогенных и катаболических процессов является адаптационным механизмом, направленным на коррекцию перфузионно-диффузионной недостаточности плаценты, так как данная стратегия выживания становится для плода основополагающей в условиях нарушенного энергопластического гомеостаза [20–22].

Фактически эпигенетические модификации являются модифицируемым компонентом программирования плода, что делает их крайне перспективным направлением будущего прогностического эпигенетического анализа и поиска эпигенетических меток запрограммированного МС. Понимание сущности, закономерностей эпигенетических модификаций под влиянием факторов внешней и внутренней среды позволит разрабатывать персонифицированные программы восстановления оптимального баланса в биологической триаде «мать-плод-новорожденный» с целью снижения частоты метаболических нарушений в отдаленной перспективе.

Нарушение фетального энергопластического обеспечения – эпигенетический фактор запрограммированного метаболического синдрома

Многочисленные исследования подтвердили актуальность проблемы перинатального питания и нарушения антенатального энергопластического гомеостаза в качестве основного фактора запрограммированных метаболических заболеваний. Так, итогом активного изучения данного направления стало выделение концепции «Первые 1000 дней», отражающей наиболее уязвимый период в развитии организма, – с момента зачатия до двух лет после рождения. Согласно данной концепции, первые 1000 дней с момента зачатия характеризуются наибольшей выраженностью адаптационных механизмов в организме, имеющих решающее значение в формировании долгосрочного здоровья [23].

Для большинства органов и систем критический период пластичности приходится на период внутриутробного развития, и наибольшую значимость в метаболическом программировании имеют первые 280 дней. Современная наука также придерживается мнения, что фетальное программирование – это «in utero» феномен, в основе которого лежит внутриклеточное программирование заболеваний в период внутриутробного развития [18, 24].

В настоящее время можно выделить 2 основные причины нарушения поступления энергопластических материалов к плоду – плацентарные расстройства и нутрициологический фактор.

Нормальное развитие плаценты включает в себя комбинацию высокорегулируемых процессов, требующих множества ангиогенных факторов роста, гормонов, факторов транскрипции, цитокинов и молекул клеточной адгезии. Неспособность установить сосудистый интерфейс матери и плода с высокой емкостью и низким давлением приводит к плацентарной дисфункции и причинно связана с несколькими акушерскими синдромами, такими как ПЭ и задержка роста плода (ЗРП). Данная категория новорожденных подвергается более высокому риску заболеваемости и смертности, а также большей вероятности развития метаболических заболеваний в детстве и во взрослом возрасте [10, 25, 26].

В основе концепции метаболического программирования плода с позиции ПН лежат активация/блокирование экспрессии ряда транспортеров/рецепторов, глюкозных и аминокислотных, лежащих в основе развития ИР, СД и ПЭ [27]. Широкий спектр факторов воздействия в период гестации, таких как избыточное и недостаточное питание, курение, употребление наркотиков и алкоголя, инфекции и стресс, могут вызывать заметные преобразования в физиологии плаценты, начиная от изменений в аспектах общей морфологии плаценты, таких как очевидные изменения веса плаценты, до более тонких изменений в экспрессии генов плаценты, которые могут отражать изменение передачи важных сигналов плоду, влияющих на фетальный метаболизм [16, 23, 27].

Отмечено, что питание матери низкой калорийности напрямую связано со снижением пищевых сигналов и восприимчивости к инсулиноподобному фактору роста 1 (IGF-1), инсулину и лептину, ожирение же повышает уровни данных факторов в крови матери. Наличие рецепторов инсулина, IGF-1 и лептина на границе раздела функциональной системы «мать-плод» и их участие в транспорте аминокислот в клетках трофобласта объясняет взаимосвязь питания матери, изменения функциональных и морфологических свойств плаценты с доступностью энергопластических питательных веществ, поступающих в кровоток плода. Изменения в доступности этих факторов для плода/плаценты стимулируют клеточные сигнальные события, важные для долгосрочного метаболического программирования [28, 29].

Deodati A. et al. (2020) в своем исследовании также приводят информацию о том, что инсулин и IGF-1 являются активными участниками процесса «догоняющего» роста в постнатальном периоде. Отмечено, что у детей с замедленным внутриутробным ростом сразу после рождения отмечаются низкие показатели IGF-1 и инсулина, однако в постнатальном периоде происходит их нормализация/увеличение. Согласно мнению авторов, пониженные показатели IGF-1 и инсулина в антенатальном периоде и их резкий рост в раннем постнатальном периоде ведут к формированию патологической ИР [30].

Еще одно исследование, проведенное Aldahmash W. et al. (2023), включало изучение функциональных и структурных изменений в плаценте в условиях дефицита энергопластических субстратов. Так, авторы отметили изменения в экспрессии таких транспортеров глюкозы, как Slc2a1 и Slc2a3, GLUT1, GLUT3, и ряда аминокислот при ПН, являющихся биомаркерами развития ЗРП и, как следствие, запрограммированного МС [31].

В исследовании Kelly A.C. et al. (2020) отражена информация, согласно которой при развитии ПН отмечается снижение уровня сигнала протеинкиназы серинтреониновой специфичности (mTOR), являющейся сенсором плацентарного роста. Данный показатель коррелировал с развитием ЗРП и формированием «бережливого фенотипа» [32].

Как известно, плацента выполняет одну из наиболее важных функций во время беременности, а именно, – регуляцию процессов окислительного стресса. Так, в условиях ПН отмечается избыток активных форм кислорода, способных усиливать процессы эндотелиального воспаления и приводить к развитию ПЭ, ГСД, ЗРП. В данных условиях антиоксидантная функция плаценты сводится к минимуму. Под воздействием активных форм кислорода происходят нарушение целостности клеточных мембран, а также модуляция экспрессии генов в критические периоды развития. Окислительный стресс также выступает связующим звеном между неблагоприятным ростом плода и более поздним повышенным риском развития МС, СД 2 типа и других заболеваний в связи с высокой восприимчивостью β-клеток к изменению уровня провоспалительных факторов. В связи с полученными данными, можно утверждать, что плацентарная дисфункция во многом становится определяющим фактором фетального роста и развития, а также долгосрочных перспектив программирования здоровья и восприимчивости к метаболическим заболеваниям [33–35].

Исторически исследования гипотезы программирования здоровья плода были сосредоточены на недостаточном питании матери и специфическом дефиците питательных веществ. Сегодня мир сталкивается с двойным бременем, которое охватывает как недостаточное, так и избыточное питание. Так, адаптационные процессы, проходящие в период фетального развития и связанные с энергопластическим дефицитом, опосредуют ряд метаболических и эндокринных изменений. Hanson M.A. et al. (2019) была предложена гипотеза «предиктивной адаптационной реакции», согласно которой формируются эпигенетические механизмы выживания, оказывающие влияние на постнатальный метаболизм [36]. Данная гипотеза нашла подтверждение в ходе ряда неблагоприятных событий, в качестве примера можно привести последствия блокады Ленинграда. Так, исследование лейкоцитов у людей, переживших данный период внутриутробно, показало низкий уровень метилирования ДНК гена IGR3, являющегося маркером развития МС. Изучение показателей гена HNF4A в пуповинной крови также подтвердило эпигенетическое действие голода на развитие МС, СД [36, 37].

Еще одним из наиболее ярких примеров эпигенетических модификаций во взрослом возрасте, вызванных воздействием дефицита питания во время внутриутробного развития, является метилирование промоторной ДНК, ключевого метаболического регулятора рецептора, активируемого пролифератором пероксисом-альфа (PGC-1α), кодируемого как PPARGC1A. PGC-1α играет роль в регуляции генов, необходимых для энергетического метаболизма, митохондриального биогенеза и адаптивного термогенеза. В своем исследовании авторы отразили данные, согласно которым экспрессия PPARGC1A понижена в скелетных мышцах у лиц с нарушенной толерантностью к глюкозе или СД [38].

Избыток поступления энергопластических субстратов также оказывает существенное влияние на программирование метаболических нарушений у плода. Избыток пищи, богатой жирами, в рационе ассоциирован с модификацией гистонов гена Рсk1, что становится причиной усиления процессов глюконеогенеза и повышения уровня глюкозы. Другими исследователями было установлено, что ожирение матери программирует пищевое поведение потомства путем эпигенетической модификации экспрессии генов, связанных с допамином и опиоидами, в мезокортиколимбических путях вознаграждения и гипоталамусе. Это было связано со специфичным для гена промотора гипометилированием переносчика обратного захвата дофамина, μ-опиоидного рецептора и проэнкефалина, что приводило к повышенному предпочтению сахарозы и жиров [39].

Следует отметить, что метаанализ, включавший 14 исследований и в общей сложности 132 180 человек, показал, что низкий (<2500 г), а также высокий (>4000 г) вес при рождении связаны с повышенным риском развития СД 2 типа, что указывает на прямую корреляцию массы тела при рождении с риском развития СД 2 типа в дальнейшей жизни. Тем не менее до сих пор неизвестно, задействует ли программирование плода материнским ожирением те же механизмы, что и при недостаточном питании матери [12, 40].

Stanford K.I. et al. (2018) в своем исследовании показали, что влияние диетических факторов как на эпигенетические паттерны, так и на фенотип обеспечивает возможную связь между эпигенетическими признаками и метаболизмом человека [40]. Определенные питательные вещества функционируют как субстраты для эпигенетических модификаций или кофакторы для эпигенетических ферментов, и, следовательно, диета может влиять на эпигенетические паттерны, изменяя доступность эпигенетического субстрата или изменяя активность ферментов, которые участвуют в добавлении или удалении эпигенетических меток. Хорошо изученным примером является S-аденозилметионин (SAM), субстрат-донор метила, который обеспечивает метильными группами как ДНК, так и гистонметилтрансферазы [37, 39, 40].

Исходя из вышеизложенного, следует отметить наличие явной взаимосвязи между поступлением энергопластических субстратов к плоду, функционированием плаценты и эпигенетическими модификациями, реализующими патофизиологические процессы развития МС в постнатальном периоде и связанные с ним высокие риски витальных сердечно-сосудистых заболеваний.

Влияние других распространенных факторов на метаболическое программирование плода

Как известно, ожирение матери является прямым предиктором развития ГСД и, как следствие, всего каскада характерных метаболических реакций. Известно, что дети, рожденные от матерей с ИМТ более 30, имеют большой вес и страдают от различных метаболических нарушений, ассоциированных с патологической ИР. Эпигенетические модификации, лежащие в основе метаболического программирования при ожирении матери, включают в себя повышенное метилирование ДНК промотора лептина, с повышением его уровня в кровотоке плода, и гипометилирование промотора адипонектина в кровотоке матери. Данные модификации характерны для процессов адаптации плаценты к материнскому ожирению и метаболическому перепрограммированию плода [41].

Вне зависимости от массы тела матери во многих исследованиях показана связь между материнской гипергликемией и ИР и высокой частотой детского ожирения. В исследовании Schaefer-Graf U. et al. (2018) было показано, что вклад материнского ожирения и гестационного СД на массо-ростовые показатели новорожденного является независимым и аддитивным. Развитие внутриутробного ожирения плода, которое возникает в ответ на гипергликемию матери во время беременности, коррелирует с последующим развитием детского и взрослого ожирения [42].

В исследовании Main A.M. et al. (2016) отражена информация, согласно которой повышенное метилирование гена HIF-3a, являющегося индуктором гипертрофии белой жировой ткани, хронического воспаления и ИР у матери с ГСД, имеет прямую корреляционную зависимость с высоким индексом массы тела у детей, рожденных от данных матерей. Хотя были проведены многочисленные исследования для изучения потенциальной связи между матерями с ГСД и долгосрочными последствиями для их детей, она до сих пор не ясна в деталях [43].

Среди факторов метаболического программирования плода микробиота играет важную роль, но многие аспекты все еще остаются дискуссионными. В исследовании Литяевой Л.А. и соавт. (2017) установлена корреляция изменений поступления энергопластических веществ и состава кишечной микробиоты матери. Нарушение кишечной микробиоты матери ведет к запрограммированному нарушению процесса становления микробиоты ребенка, опосредованного сниженной колонизационной резистентностью и метаболической активностью кишечной микробиоты, убедительно подтверждая, что эти два средовых фактора явились ключевыми участниками программирования здоровья в системе «мать-плод-новорожденный» и реализации риска метаболических заболеваний. Авторы в своем исследовании обнаружили, что маркеры клинически значимых микроорганизмов во многом определяют факторы долгосрочного здоровья, одним из таких маркеров является плазмалоген. Так, снижение уровня плазмалогена в ответ на повышение эндотоксина при нарушениях в питании ведет к формированию патологической микробиоты плода, тем самым определяя высокий риск метаболических заболеваний в постнатальном периоде [44]. Метаболическое программирование патологической ИР также реализуется посредством перинатальной подготовки микробиоты плода. Ранее специалисты придерживались мнения о том, что колонизация желудочно-кишечного тракта плода происходит во время его прохождения через родовые пути, однако в последних исследованиях показано, что в меконии имеются бактериальная ДНК и специфические бактерии. Исходя из этого, делается вывод о том, что колонизация желудочно-кишечного тракта плода происходит в антенатальном периоде под воздействием материнских факторов. Так, ГСД является достоверным фактором, способствующим преобладанию в микробиоте ребенка условно-патогенной флоры, представленной Actinobacteria и Firmicutes, способствующей формированию хронического воспаления в стенках кишечника и дальнейшему срыву компенсаторных механизмов, приводящих к запуску метаболических нарушений. Однако для запуска каскада реакций и реализации своей патогенности решающим становится снижение представителей рода Streptomyces (Actinobacteria) по отношению к Firmicutes у детей, рожденных от матерей с ГСД. Знания о связи антенатального этапа развития с особенностями формирования постнатальной микробиоты стремительно нарастают [45–47].

Метаболические и иммунные пути широко интегрированы в здоровье и болезни. В дополнение к традиционным функциям иммунной системы, особая роль принадлежит регуляции метаболического гомеостаза. Оптимальное взаимодействие иммунной и метаболической систем является одним из факторов поддержания «метаболического здоровья» в течение всей жизни, а также обеспечивает адаптацию к постоянно меняющимся условиям окружающей среды и доступности питательных веществ, в том числе и в период антенатального развития [48].

Инфекции во время беременности, включая развитие хорионамнионита в родах, связаны с изменениями модификации гистонов в моноцитах пуповинной крови; при этом память о воспалении in vitro, согласно экспериментальным данным, эпигенетически модулируется и обратима. Эти данные указывают на то, что внутриутробная инфекция может изменять эпигенетические паттерны в клетках потомства, поддерживая причинно-следственную связь между инфекцией и ожирением, опосредованную метаболическим и эпигенетическим перепрограммированием [48–51].

Еще одним фактором запрограммированного МС у плода является анемия матери. Реализация данного эпигенетического механизма проявляется дисбалансом сосудисто-эндотелиального фактора роста А/плацентарного фактора роста и инсулиноподобного фактора роста вследствие нарушения васкуляризации плаценты в условиях гипоксии. Нарушение баланса данных факторов при анемии приводит к изменениям в паттернах метилирования ДНК с формированием ИР, повышая риск МС в постнатальном периоде [52].

Другие пренатальные эпигенетические воздействия, потенциально связанные с риском развития МС в процессе постнатального развития, включают воздействие курения родителей и других химических веществ окружающей среды. Так, внутриутробное воздействие диоксинов, пестицидов или бисфенола А повышает риск развития СД 2 типа. Воздействие хлорорганических соединений, измеренное в сыворотке крови матери во II три­местре беременности, было положительно связано с индексом массы тела и избыточным весом в постнатальном периоде [53].

Проанализировав полученную информацию, можно прийти к выводу, что реализация эпигенетических модификаций, направленных на программирование МС, осуществляется под влиянием множества факторов, многие из которых поддаются коррекции.

Практическое значение взгляда за пределы кода ДНК

Все больше данных показывает, что специфическая внутриутробная среда может оказывать влияние на эпигенетический профиль потомства, который остается стабильным постнатально, во взрослом возрасте, в сочетании с измененным фенотипом [27, 36, 46, 49, 52]. Данные, полученные в ходе недавних рандомизированных контролируемых исследований, указывают на то, что профилактика и лечение ГСД снижают риски развития ожирения новорожденных и, следовательно, могут способствовать снижению глобальной распространенности ожирения и МС. Это позволяет говорить о том, что для реализации персонализированной медицины потребуются как генетическое, так и эпигенетическое диагностическое тестирование, а также активное ведение женщин из группы риска на всех этапах, начиная с планирования беременности [54]. Несмотря на убедительные данные, существует лишь ограниченное количество исследований относительно перспектив регулирования эпигенетических модификаций, начиная с периконцепционного периода и до рождения. Для создания этой доказательной базы необходимы дальнейшие исследования, дополненные текущими исследованиями на моделях животных, которые позволят проводить прямую оценку соответствующих тканей-мишеней и осуществлять поиск путей регулирования парагенетических воздействий.

Одним из вариантов, позволяющим разрабатывать принципиально новые методы борьбы с метаболическими заболеваниями, является создание эпигенетических паспортов в ближайшем будущем. На сегодняшний день попытки поиска методов воздействия на эпигенетическое программирование были предприняты рядом стран путем создания атласа эпигеномных меток метилирования ДНК как наиболее изученного и поддающегося коррекции механизма эпигенетической регуляции. Так, разработка стандартного набора маркеров метилирования ДНК в перспективе способна прогнозировать развитие МС и ассоциированных с ним заболеваний, имеющих важное медико-социальное значение, и могла бы быть дополнением к используемому во всем мире ДНК-анализу. Введение оценки метилирования ДНК в практическую медицину требует создания единых подходов, алгоритмов и стандартов на международном уровне, однако, несмотря на существующие сегодня сложности, создание эпигенетического паспорта может привести к развитию золотой эпохи эпигенетики [52, 54, 55].

Значительный интерес к разработке терапевтических препаратов, модифицирующих эпигеном, и растущие знания об эпигенетических свойствах многих диетических факторов представляют собой вероятные будущие подходы к модификации и обращению вспять неблагоприятных метаболических отклонений здоровья с помощью нутритивных и фармакогеномных подходов. В основе эпигенетической терапии лежит воздействие на специфические биомаркеры метилирования ДНК, модификации гистонов c последующей оценкой ее эффективности. Так, экспериментальное исследование по эпигенетической терапии МС Mozaffarian D. et al. (2022) позволило авторам прийти к выводу, что применение азануклеотидов, таких как 5-азацитидин и 5-аза-2′-дезоксицитидин, позволит блокировать экспрессию генов, ответственных за развитие метаболических нарушений, путем подавления гиперметилирования ДНК. Подобным эффектом обладают также дубильная кислота и трихостатин А [56]. Исследований относительно эпигенетической терапии МС недостаточно для внедрения медикаментозных методов в практику. В аспекте беременности медикаментозная эпигенетическая терапия на современном этапе ограничена, в связи с чем основной упор необходимо делать на эпигенетические компоненты рациона. Так, известными эпигенетическими компонентами пищевого рациона для профилактики и предупреждения развития МС являются эпигаллокатехин-3-галлат, который содержится в зеленом чае, ресвератрол, содержащийся в арахисе, винограде и ягодах. Несмотря на то что данные природные соединения обладают рядом преимуществ, они пока не обеспечивают такой же эффективности в достижении глобального эффекта, как диетические и медикаментозные вмешательства при метаболических заболеваниях [55–57].

Лучшее понимание эпигенетической регуляции во время беременности в перспективе может оказаться полезным для улучшения ведения как неосложненной беременности, так и вспомогательных репродуктивных методов лечения, помимо того, что позволит лучше понять происхождение многофакторных патологических состояний.

Заключение

Эпигенетика трансформируется в мощное современное научное направление с серьезной практической реализацией новых превентивных возможностей. Глобальной целью таких исследований должно быть обеспечение максимально ранней возможности предупреждения заболеваний посредством правильного питания, но с учетом эпигенетического паспорта будущего ребенка. Достижения эпигенетики позволят замедлить эпидемию МС путем контроля модифицируемых факторов риска для снижения осложнений сердечно-сосудистых заболеваний и обусловленных ими летальных исходов.

Метаболическое программирование плода должно опираться на интервенционную стратегию, сущность которой состоит в оптимальном поддержании энергопластического гомеостаза в системе «мать-плацента-плод» для своевременной коррекции метаболических нарушений и улучшения долгосрочного бремени неинфекционных заболеваний. Таким образом, можно утверждать, что эпигенетика становится недостающим звеном в реализации нового вектора развития медицины (персонализированной, предиктивно-превентивной, партисипативной), в основе которой лежит индивидуальное здоровье.

Список литературы

  1. Silveira Rossi J.L., Barbalho S.M., Reverete de Araujo R., Bechara M.D., Sloan K.P., Sloan L.A. Metabolic syndrome and cardiovascular diseases: Going beyond traditional risk factors. Diabetes Metab. Res. Rev. 2022; 38(3): e3502. https://dx.doi.org/10.1002/dmrr.3502.
  2. World Obesity Federation, World Obesity Atlas 2023. 232 р. Available at: https://data.worldobesity.org/publications/?cat=19
  3. Петров Ю.А., Купина А.Д. Фетальное программирование – способ предупреждения заболеваний во взрослом возрасте. Медицинский совет. 2020; 13: 50-6.
  4. Долгов А.А., Овчинникова П.П., Филоненко Е.В. Эпигенетика: перспективные открытия для медицины. Бюллетень медицинских Интернет-конференций. 2019; 6:23-5.
  5. Радзинский В.Е., Боташева Т.Л., Папышева О.В., Волкова Н.И., Котайш Г.А., Палиева Н.В. Ожирение. Диабет. Беременность. Версии и контраверсии. Клинические практики. Перспективы. М.: ГЭОТАР-Медиа; 2020. 528 с.
  6. Липатов И.С., Тезиков Ю.В., Шмаков Р.Г., Азаматов А.Р., Мартынова Н.В. Беременность – естественная модель метаболического синдрома: результаты динамического исследования физиологической гестации. Акушерство и гинекология. 2020; 9: 88-96.
  7. Hufnagel A., Dearden L., Fernandez-Twinn D.S., Ozanne S.E. Programming of cardiometabolic health: the role of maternal and fetal hyperinsulinaemia. J. Endocrinol. 2022; 253(2): R47-R63. https://dx.doi.org/10.1530/JOE-21-0332.
  8. Reynolds L.P., Borowicz P.P., Caton J.S., Crouse M.S., Dahlen C.R., Ward A.K. Developmental programming of fetal growth and development. Vet. Clin. North Am. Food Anim. Pract. 2019; 35(2): 229-47. https://dx.doi.org/10.1016/j.cvfa.2019.02.006.
  9. Persson P.B., Persson A.B. Foetal programming. Acta Physiol. (Oxf). 2019; 227(4): e13403. https://dx.doi.org/10.1111/apha.13403.
  10. Липатов И.С., Тезиков Ю.В., Азаматов А.Р., Шмаков Р.Г. Общность клинических проявлений преэклампсии и метаболическогосиндрома: поиск обоснования. Акушерство и гинекология. 2021; 3: 81-9.
  11. Муковникова Е.В., Оразмурадов А.А., Костин И.Н. Беременность, роды и перинатальные исходы при метаболическом синдроме. Акушерство и гинекология: новости, мнения, обучение. 2024; 12 (Приложение): 128-33.
  12. Чабанова Н.Б., Василькова Т.Н., Матаев С.И., Полякова В.А. Значение ожирения в фетальном программировании хронических заболеваний. Современные проблемы науки и образования. 2017; 2: 15-7.
  13. Джобава Э.М. Фетальное программирование. Акушерство и гинекология. 2018; 3: 10-5.
  14. Harary D., Akinyemi A., Charron M.J., Fuloria M. Fetal growth and intrauterine epigenetic programming of obesity and cardiometabolic disease. Neoreviews. 2022; 23(6): e363-e372. https://dx.doi.org/10.1542/neo.23-6-e363.
  15. Rasmussen J.M., Thompson P.M., Entringer S., Buss C., Wadhwa P.D. Fetal programming of human energy homeostasis brain networks: Issues and considerations. Obes. Rev. 2022; 23(3): e13392. https://dx.doi.org/10.1111/obr.13392.
  16. Солдатова Е.Е., Кан Н.Е., Тютюнник В.Л., Волочаева М.В. Задержка роста плода с позиции фетального программирования. Акушерство и гинекология. 2022; 8: 5-10.
  17. Климов Л.Я., Атанесян Р.А., Верисокина Н.Е., Шанина С.В., Долбня С.В., Курьянинова В.А. Роль эндокринной патологии матери в патогенезе нарушений внутриутробного и постнатального развития детей: современный взгляд в рамках концепции пищевого программирования. Медицинский совет. 2018; 17: 38-46.
  18. Fernandez-Twinn D.S., Hjort L., Novakovic B., Ozanne S.E., Saffery R. Intrauterine programming of obesity and type 2 diabetes. Diabetologia. 2019; 62(10): 1789-801. https://dx.doi.org/10.1007/s00125-019-4951-9.
  19. Тезиков Ю.В., Липатов И.С., Фролова Н.А., Кутузова О.А., Приходько А.В., Рябова С.А. Информативность предикторов больших акушерских синдромов у беременных с эмбриоплацентарной дисфункцией. Аспирантский вестник Поволжья. 2015; 5-6: 48-55.
  20. Liu L., Wen Y., Ni Q., Chen L., Wang H. Prenatal ethanol exposure and changes in fetal neuroendocrine metabolic programming. Biol. Res. 2023; 56(1): 61. https://dx.doi.org/10.1186/s40659-023-00473-y.
  21. Moreno-Fernandez J., Ochoa J.J., Lopez-Frias M., Diaz-Castro J. Impact of early nutrition, physical activity and sleep on the fetal programming of disease in the pregnancy: a narrative review. Nutrients. 2020; 12(12):3900. https://dx.doi.org/10.3390/nu12123900.
  22. Аллахяров Д.З., Петров Ю.А., Палиева Н.В. Современные аспекты прегравидарной подготовки пациенток с метаболическим синдромом. Главный врач Юга России. 2023; 1(87): 29-32.
  23. Bano S., Agrawal A., Asnani M., Das V., Singh R., Pandey A. et al. Correlation of insulin resistance in pregnancy with obstetric outcome. J. Obstet. Gynaecol. India. 2021; 71(5):495-500. https://dx.doi.org/10.1007/s13224-021-01426-9.
  24. Гуменюк Е.Г., Ившин А.А., Светова К.С. Задержка роста плода как предиктор здоровья на протяжении будущей жизни. Акушерство и гинекология. 2024; 3: 5-12.
  25. Тезиков Ю.В., Липатов И.С., Рябова С.А., Тезикова Т.А., Ефимова Л.В., Ракитина В.Н. Перинатальная хрономедицина: биоритмостаз плода при неосложненной беременности и плацентарной недостаточности. Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2014; 16(5-4): 1467-70.
  26. Ходжаева З.С., Снеткова Н.В., Муминова К.Т., Горина К.А., Абрамова М.Е., Есаян Р.М. Особенности течения беременности у женщин с гестационным сахарным диабетом. Акушерство и гинекология. 2020; 7: 47-52.
  27. Lesseur C., Chen J. Adverse maternal metabolic intrauterine environment and placental epigenetics: implications for fetal metabolic programming. Curr. Environ. Health Rep. 2018; 5(4): 531-43. https://dx.doi.org/10.1007/s40572-018-0217-9.
  28. Папышева О.В., Харитонова Л.А., Котайш Г.А. Состояние липидного и углеводного обменов у детей, родившихся от матерей с гестационным сахарным диабетом. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2019; 1: 137-44.
  29. Аракелян Г.А., Оразмурадов А.А., Маяцкая Т.А., Бекбаева И.В., Котайш Г.А. Особенности новорожденных от матерей с гестационным сахарным диабетом и прегестационным ожирением. Акушерство и гинекология: новости, мнения, обучение. 2020; 8(3) Приложение: 24-9.
  30. Deodati A., Inzaghi E., Cianfarani S. Epigenetics and in utero acquired predisposition to metabolic disease. Front. Genet. 2020; 29(10): 1270. https://dx.doi.org/10.3389/fgene.2019.01270.
  31. Aldahmash W., Harrath A.H., Aljerian K., Sabr Y., Alwasel S. Expression of glucose transporters 1 and 3 in the placenta of pregnant women with gestational diabetes mellitus. Life (Basel). 2023; 13(4): 993. https://dx.doi.org/10.3390/life13040993.
  32. Kelly A.C., Powell T.L., Jansson T. Placental function in maternal obesity. Clin. Sci. (Lond). 2020; 134(8): 961-84. https://dx.doi.org/10.1042/CS20190266.
  33. Петренко Ю.В., Прокопьева Н.Э., Ковалева В.В., Ковалева В.В. Особенности адипонектина в системе мать-плацента-плод. Университетский терапевтический вестник. 2023; 5(3): 41-9.
  34. Евсюкова И.И. Молекулярные механизмы функционирования системы «мать-плацента-плод» при ожирении и гестационном сахарном диабете. Молекулярная медицина. 2020; 18(1): 11-5.
  35. Тезиков Ю.В., Липатов И.С. Преэклампсия: патогенез, риск-стратификация, диагностика, профилактика. Самара: Издательско-полиграфический комплекс «Право»; 2023. 399с.
  36. Hanson M.A., Poston L., Gluckman P.D. DOHaD – the challenge of translating the science to polcy. J. Dev. Orig. Health Dis. 2019; 10(3): 263-7. https://dx.doi.org/10.1017/S2040174419000205.
  37. Di Cesare M., Sorić M., Bovet P., Miranda J.J., Bhutta Z., Stevens G.A. et al. The epidemiological burden of obesity in childhood: a worldwide epidemic requiring urgent action. BMC Med. 2019; 17(1): 212. https://dx.doi.org/10.1186/s12916-019-1449-8.
  38. Li L., Maire C.L., Bilenky M., Carles A., Heravi-Moussavi A., Hong C. et al. Epigenomic programming in early fetal brain development. Epigenomics. 2020; 12(12): 1053-70. https://dx.doi.org/10.2217/epi-2019-0319.
  39. Agay-Shay K., Martinez D., Valvi D., Garcia-Esteban R., Basagaña D., Robinson O. et al. Exposure to endocrine-disrupting chemicals during pregnancy and weight at 7 years of age: a multi-pollutant approach. Environ. Health Perspect. 2022; 123(10): 1030-7. https://doi.org/10.1289/ehp.1409049.
  40. Stanford K.I., Rasmussen M., Baer L.A., Lehnig A.C., Rowland L.A., White J.D. et al. Paternal exercise improves glucose metabolism in adult offspring. Diabetes. 2018; 67(12): 2530-40. https://dx.doi.org/10.2337/db18-0667.
  41. Silva L., Plösch T., Toledo F., Faas M., Sobrevia L. Adenosine kinase and cardiovascular fetal programming in gestational diabetes mellitus. Biochim. Biophys. Acta Mol. Basis Dis. 2020; 1866(2): 165397. https://dx.doi.org/10.1016/j.bbadis.2019.01.023.
  42. Schaefer-Graf U., Napoli A., Nolan C.J.; Diabetic Pregnancy Study Group. Diabetes in pregnancy: a new decade of challenges ahead. Diabetologia. 2018; 61(5): 1012-21. https://dx.doi.org/10.1007/s00125-018-4545-y.
  43. Main A.M., Gillberg L., Jacobsen A.L., Nilsson E., Gjesing A.P., Hansen T. et al. DNA methylation and gene expression of HIF3A: cross-tissue validation and associations with BMI and insulin resistance. Clin. Epigenetics. 2016; 8(1): 89. https://dx.doi.org/10.1186/s13148-016-0258-6.
  44. Литяева Л.А., Ковалева О.В. Роль питания и кишечной микробиоты беременной женщины в программировании здоровья ребенка. Детские инфекции. 2017; 16(2): 40-4.
  45. Айтбаев К.А., Муркамилов И.Т., Фомин В.В., Муркамилова Ж.А. Влияние кишечной микробиоты на эпигенетику: механизмы, роль в развитии заболеваний, диагностический и терапевтический потенциал. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2018; 154(6): 122-9.
  46. Brial F., Le Lay A., Dumas M.E., Gauguier D. Implication of gut microbiota metabolites in cardiovascular and metabolic diseases. Cell. Mol. Life Sci. 2018; 75(21): 3977-90. https://dx.doi.org/10.1007/s00018-018-2901-1.
  47. Conradt E., Adkins D.E., Crowell S.E, Raby K.L., Diamond L.M., Ellis B. Incorporating epigenetic mechanisms to advance fetal programming theories. Dev. Psychopathol. 2018; 30(3): 807-24. https://dx.doi.org/10.1017/S0954579418000469.
  48. Zmora N., Bashiardes S., Levy M., Elinav E. The role of the immune system in metabolic health and disease. Cell. Metab. 2017; 25(3): 506-21. https://dx.doi.org/10.1016/j.cmet.2017.02.006.
  49. Стрижаков А.Н., Игнатко И.В., Байбулатова Ш.Ш., Богомазова И.М. Антенатальное метаболическое и эндокринное программирование при беременности высокого риска. Акушерство и гинекология. 2016; 10: 39-47.
  50. Priviero F. Epigenetic modifications and fetal programming: molecular mechanisms to control hypertension inheritance. Biochem. Pharmacol. 2023; 208: 115412. https://dx.doi.org/10.1016/j.bcp.2023.115412.
  51. Dahlen C.R., Amat S., Caton J.S., Crouse M.S., Diniz W.J.D.S., Reynolds L.P. Paternal effects on fetal programming. Anim. Reprod. 2023; 20(2): e20230076. https://dx.doi.org/10.1590/1984-3143-AR2023-0076.
  52. Радзинский В.Е., Князев С.А., Костин И.Н., ред. Предиктивное акушерство. М.: Status Praesens; 2021. 520с.
  53. Серегина Д.С., Николаенков И.П., Кузьминых Т.У. Ожирение – ведущее патогенетическое звено патологического течения беременностии родов. Журнал акушерства и женских болезней. 2020; 69(2): 73-82.
  54. Bar J., Weiner E., Levy M., Gilboa Y. The thrifty phenotype hypothesis: The association between ultrasound and Doppler studies in fetal growth restriction and the development of adult disease. Am. J. Obstet. Gynecol. MFM. 2021; 3(6): 100473. https://dx.doi.org/10.1016/j.ajogmf.2021.100473.
  55. Kusuyama J., Makarewicz N.S., Albertson B.G., Alves-Wagner A.B., Conlin R.H., Prince N.B. et al. Maternal exercise-induced SOD3 reverses the deleterious effects of maternal high-fat diet on offspring metabolism through stabilization of H3K4me3 and protection against WDR82 carbonylation. Diabetes. 2022; 71(6): 1170-81. https://dx.doi.org/10.2337/db21-0706.
  56. Mozaffarian D. Perspective: obesity-an unexplained epidemic. Am. J. Clin. Nutr. 2022; 115(6): 1445-50. https://dx.doi.org/10.1093/ajcn/nqac075.
  57. Радзинский В.Е., Оразмурадова А.А. Беременность ранних сроков. От прегравидарной подготовки к здоровой гестации. Москва: Status Praesens; 2018. 798с.

Поступила 18.03.2024

Принята в печать 22.04.2024

Об авторах / Для корреспонденции

Тезиков Юрий Владимирович, профессор, д.м.н., заведующий кафедрой акушерства и гинекологии Института клинической медицины, Самарский государственный медицинский университет Минздрава России, 443099, Россия, Самара, ул. Чапаевская, д. 89, +7(846)958-24-18, yra.75@inbox.ru, Researcher ID: С-6187-2018,
SPIN-код: 2896-6986, Author ID: 161372, Scopus Author ID: 6603787595, https://orcid.org/0000-0002-8946-501X
Липатов Игорь Станиславович, профессор, д.м.н., профессор кафедры акушерства и гинекологии Института клинической медицины, Самарский государственный медицинский университет Минздрава России, 443099, Россия, Самара, ул. Чапаевская, д. 89, +7(846)958-24-18, i.lipatoff2012@yandex.ru, Researcher ID: С-5060-2018, SPIN-код: 9625-2947, Author ID: 161371, Scopus Author ID: 6603787595, https://orcid.org/0000-0001-7277-7431
Тютюнник Виктор Леонидович, профессор, д.м.н., в.н.с. центра научных и клинических исследований, Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии им. академика В.И. Кулакова Минздрава России, 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4, +7(903)969-50-41,
tioutiounnik@mail.ru, Researcher ID: B-2364-2015, SPIN-код: 1963-1359, Authors ID: 213217, Scopus Author ID: 56190621500, https://orcid.org/0000-0002-5830-5099
Кан Наталья Енкыновна, профессор, д.м.н., заместитель директора по научной работе, Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии им. академика В.И. Кулакова Минздрава России, 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4, +7(926)220-86-55, kan-med@mail.ru,
ResearcherID: B-2370-2015, SPIN-код: 5378-8437, Authors ID: 624900, Scopus Author ID: 57008835600, https://orcid.org/0000-0001-5087-5946
Курбанова Аминат Мурадовна, ассистент кафедры акушерства и гинекологии Института клинической медицины, Самарский государственный медицинский университет Минздрава России, 443099, Россия, Самара, ул. Чапаевская, д. 89, +7(846)958-24-18, aminca.kurbanova@mail.ru, Researcher ID: KEJ-3777-2024, SPIN-код: 6299-0501, Author ID: 1073141, https://orcid.org/0000-0002-5277-0379
Автор, ответственный за переписку: Юрий Владимирович Тезиков, yra.75@inbox.ru

Также по теме