我们最早期的环境是受精后几天围绕分裂胚胎的营养物质。一项新的科学文章认为，父母在此期间的饮食可以重写婴儿DNA上的化学标记，影响终身疾病风险。
这些标记位于调节印记基因的特殊区域，从出生前到老年往往保持稳定。由于它们很少变化，它们成为了早期营养的持久记录，科学家现在可以使用高分辨率工具来解读。这项工作由斯坦福大学医学院斯坦福预防研究中心（SPRC）的研究员露西亚·阿罗尼卡（Lucia Aronica）领导。她的团队专注于表观遗传学，即研究DNA上改变基因活性的化学开关。
父母饮食塑造基因信号
在该领域中，基因组印记——一种仅有一个亲本的基因拷贝活跃的模式——已成为关键焦点。
印记基因影响生长、大脑发育和新陈代谢，尽管它们仅占基因组的极小部分。
这些基因由印记控制区域（ICRs）控制，这些短DNA片段决定附近印记基因是否活跃。
最近的图谱研究表明，人类约有1,500个这样的区域，许多位于调节营养利用和激素信号的基因附近。
新的实验室方法现在让科学家能够一次性测量大多数这些位点，形成所谓的人类印记组（imprintome）。这种测试可以显示哪些印记区域受到父母饮食的影响，并将这些变化与日后疾病风险的差异联系起来。
饥荒留下的持久遗传印记
历史提供了严酷的自然实验，展示了食物供应如何在我们的DNA上留下印记。一个关键印记是DNA甲基化，即细胞添加到DNA上以调整基因活性的化学标记。
在第二次世界大战期间的荷兰饥荒冬季，荷兰部分地区每日配给量一度连续数月低于1000卡路里。
几十年后，一项大型研究发现，那些在胚胎期暴露于饥荒的成年人中有181个区域的甲基化发生改变，同时2型糖尿病发病率更高。
INSR和CPT1A等基因的变化将饥荒暴露与较低的出生体重和血液脂质异常联系起来。
这一模式支持了早期营养可以将新陈代谢调整为适应匮乏生活这一观点。当食物再次丰富时，这种调整就会变得危险。
当季节重写生物学
在冈比亚农村，最明显的对比不是战争而是季节，因为饮食在雨季和旱季之间发生显著变化。
一项里程碑式的研究发现，当母亲摄入更多甲基供体营养素时，所怀上的婴儿在特定基因组位点显示出更强的标记。
这些位点被称为亚稳定表观等位基因（metastable epialleles），其甲基化在早期确定并在不同组织中保持相似。
与饥荒数据一起，这些研究强调了受孕前后这个狭窄窗口期——由父母饮食塑造——如何留下持久的分子疤痕，其影响远超妊娠本身。
影响DNA的营养素
那么，食物首先是如何与印记基因"对话"的？一个关键桥梁是一碳代谢，这是一种由营养素驱动的循环，为甲基标记运输单碳单位。
这一网络利用叶酸、维生素B12、胆碱、甜菜碱和蛋氨酸来制造S-腺苷甲硫氨酸，这是细胞内主要的甲基基团载体。
如果这些营养素中任何一种不足，在关键错误时刻可用于印记标记的甲基基团供应可能会减少。
动物实验显示了怀孕期间这种平衡的敏感性。当怀孕小鼠摄入很少的蛋白质或叶酸时，重要的印记区域会失去部分通常的甲基化模式，而额外补充叶酸可以防止这种情况。
人类数据讲述了一个类似的故事，强调营养素之间的协同作用而非单一的"神奇子弹"。
在冈比亚队列研究中，母体血液中叶酸、维生素B12、胆碱和其他代谢物的组合比任何单一营养素更能预测印记标记。
父母饮食影响营养水平
在供应一碳代谢的营养素中，维生素B12尤为突出，因为它充当回收甲基基团的看门人。
当B12水平低时，叶酸可能会被困在身体无法良好利用的形式中。这使得可用于敏感印记标记的甲基基团减少。
一项大型荟萃分析估计，五分之一的孕妇在妊娠晚期存在维生素B12不足，南亚地区的比例尤其高。
这种程度的缺乏引发了对贫血和神经健康的担忧。它也暗示了可能增加日后代谢疾病风险的印记变化。
胆碱是另一个在产前护理中常常被忽视的重要角色。这种营养素捐赠甲基基团，并帮助制造磷脂酰胆碱，这是一种将omega-3脂肪运输到大脑的膜脂。
在一项试验中，摄入较高胆碱的孕妇所生婴儿的甲基化模式与摄入较低胆碱的孕妇所生婴儿不同。
高摄入组的胎盘样本显示，在几个调节皮质醇的基因上甲基化程度更高。它们的脐带血中皮质醇水平也较低。
孕期营养缺口
人口调查显示，即使在高收入国家，许多孕妇和父母的饮食也难以达到几种关键营养素的推荐水平。
在美国的一项研究中，10%的孕妇未能满足几种关键营养素的估计平均需求。
阿罗尼卡及其同事的印记研究表明，营养素的组合和摄入时机有助于决定每个孩子继承的印记模式。
早期营养塑造遗传
由于这些标记中的许多是稳定且可测量的，研究人员可以追踪它们。他们现在正在构建人类印记组——对印记控制区域的全基因组快照。
原则上，这些分析结果有朝一日可能与产前护理中的常规血液检测并列，并标记出父母饮食需要营养支持以防止不利模式的情况。
任何向基于印记组的建议迈进的举措都必须谨慎，因为营养不足和过度补充都可能使标记偏离健康范围。
目前，最清晰的信息是孕前和孕期营养是对下一代基因如何被解读的投资。
这一见解将围产期营养从个人生活方式选择转变为家庭和社区对长期健康的共同关注。
该研究发表在《营养前沿》（Frontiers in Nutrition）期刊上。
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