Dinh dưỡng thai kì tác động đến di truyền như thế nào?

Năm 1944 – 1945, khi quân đội Đức chiếm đóng một số thành phố lớn phía Tây Hà Lan như Amsterdam, Rotterdam, Den Hagg đã ngăn chặn giao thông khiến lương thực trở nên khan hiếm, sản xuất đình trệ. Hậu quả là nạn đói xảy ra, dẫn đến cái chết của 22 nghìn người. Từ những năm 1960 đến bây giờ, Hà Lan đã thực hiện rất nhiều cuộc nghiên cứu dịch tễ học, điều tra về sức khoẻ, tình trạng dinh dưỡng… của những người sống sót qua thảm kịch này. Trong đó, nghiên cứu về sự liên quan của dinh dưỡng thai kì tác động đến di truyền từ giai đoạn đó đến nay đã mang lại nhiều ý nghĩa.

Đó là nghiên cứu có hệ thống được thực hiện với hơn 300 nghìn người đàn ông Hà Lan được mang thai trong thời gian xảy ra nạn đói và cho thấy sự tác động lâu dài của nguồn dinh dưỡng của người mẹ trong thai kỳ tới sức khoẻ và thể trạng của đứa trẻ. Cụ thể, nếu việc suy dinh dưỡng xảy ra ở gần cuối thai kì, những đứa trẻ được sinh ra nhẹ cân hơn và chúng vẫn luôn duy trì tình trạng nhỏ con đó trong suốt cuộc đời, cho dù sau này dinh dưỡng có được cải thiện bao nhiêu chăng nữa. Một điều ngạc nhiên khác là nếu việc thiếu dinh dưỡng xảy ra vào đầu thai kì, những đứa trẻ này được sinh ra hoàn toàn bình thường. Nhưng, chúng lại có tỷ lệ béo phì và bất thường về trí não cao hơn. Tỷ lệ này vẫn được duy trì sau hơn 20 năm và thậm chí là 50 năm. Đến thập niên 1990, thế hệ tiếp theo của những người Hà Lan này cũng có tỷ lệ bị béo phì và các bệnh tim mạch cao hơn mức trung bình.

Phải có sự thay đổi nào đó xảy ra trong quá trình phát triển bào thai đã được ghi dấu, kéo dài và di truyền lại cho các tế bào sau này và cho cả thế hệ con cái. Sự thiếu hụt về dinh dưỡng thường KHÔNG dẫn đến những thay đổi nội tại của trình tự gene – hay còn gọi là mã di truyền A, T, C, G (tức là A không biến thành T). Vậy nguyên nhân là ở đâu?

Câu trả lời là những thay đổi xảy ra ở ngoài mã di truyền (ví dụ như A biến thành A’). Nếu chúng ta xem các mã di truyền này như các chữ cái trong tiếng Việt, thì sự thay đổi ngoài mã di truyền giống như sự thay đổi các dấu thanh. Việc thay đổi dấu trong tiếng Việt làm thay đổi ý nghĩa của câu nói bao nhiêu, thì sự thay đổi các dấu ấn trên mã di truyền cũng làm biến đổi hoạt động của gene bấy nhiêu. Hình thức di truyền này được gọi là di truyền ngoại mã (epigenetics).

Di truyền học ngoại mã là một ngành nghiên cứu rất mới, phát triển rất mạnh trong khoảng 20 năm trở lại đây. Môn khoa học này đi tìm lời giải đáp cho sự tăng lên hay giảm xuống trong hoạt động của các gene thông qua việc tìm hiểu những thay đổi về dấu ấn, cấu trúc, tương tác… giữa chúng. Một trong các câu hỏi kinh điển là: (hầu như) tất cả các tế bào trong cơ thể đều có cùng 1 bộ gene, nhưng tế bào da thì khác tế bào thần kinh, khác tế bào cơ… Làm sao trong quá trình phát triển, “tạo hoá” tạo ra sự khác nhau như vậy? Tất cả đều nằm dưới lăng kính của “Di truyền học ngoại mã”.

Quay trở lại với nghiên cứu về sự thiếu hụt dinh dưỡng, các nhà khoa học tập trung vào một dấu ấn được gắn lên mã di truyền có tên là nhóm methyl (CH3-). Khi nhóm này được gắn lên mã di truyền của 1 gene nào, thì gene đó khuynh hướng bị TẮT (tức là không được biểu hiện thành protein). Khi phân tích sự hiện diện của nhóm methyl này trong bộ gene của những người được mang thai trong nạn đói và con cái của họ, các nhà khoa học thấy rằng, ở một số gene quan trọng, liên quan đến chuyển hoá năng lượng (PIM3), dinh dưỡng (ABCG3), điều tiết insulin (TXNIP)… có tần số nhóm methyl cao hơn so với người bình thường. Trong tình trạng thiếu hụt dinh dưỡng 70 năm trước, việc gắn nhóm methyl lên những gene này giúp cơ thể hạn chế việc tiêu thụ năng lượng đến mức tối đa. Tuy nhiên chúng lại tồn tại lâu dài trong suốt quãng đời còn lại của đứa bé và truyền lại cho cả thế hệ sau. Những kết quả này phần nào giải thích được cơ chế sinh học tại sao tác động của việc thiếu hụt dinh dưỡng trong thai kỳ lại lâu dài đến như vậy.

Kết quả cuộc nghiên cứu (Ảnh: Vy Nguyễn)

Từ nghiên cứu này, các nhà khoa học cũng tìm hiểu thêm về các yếu tố khác cũng góp phần làm tăng nguy cơ béo phì ở trẻ em và sau này, ví dụ sức khoẻ/dinh dưỡng của người mẹ (tiểu đường trong thai kỳ, hút thuốc, tiêu thụ quá nhiều đồ ăn vặt có nhiều năng lượng (junk food)) và chế độ dinh dưỡng cho bé (không/ít được uống sữa mẹ, uống các loại nước ngọt quá sớm).

Những nghiên cứu liên quan đến nạn đói năm 1944-1945 ở Hà Lan vẫn còn đang được tiếp tục và sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn những tác động của chế độ dinh dưỡng thai kỳ với sức khoẻ của thế hệ sau. Còn chúng ta, có bao giờ tự hỏi, nạn đói năm 1945 và những khó khăn trong/sau 2 cuộc chiến tranh có tác động như thế nào đến sức khoẻ và cuộc sống của các thế hệ người Việt?

Tổng hợp: Vy Nguyễn

Nguồn: https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJM197608122950701
http://advances.sciencemag.org/content/4/1/eaao4364.full
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11048791