表觀遺傳的隔代遺傳效應（Transgenerational Epigenetics）

表觀遺傳的隔代遺傳效應（Transgenerational Epigenetics）
國立臺灣師範大學生命科學系碩士生黃培綺

表觀遺傳是指在不改變DNA序列的前提下，透過功能性相關的染色體改變(例如: DNA甲基化、組織蛋白修飾等等)，造成基因表達的不同，導致表現型性狀的表達也不相同(圖一)。

圖 一、具有不同程度DNA甲基化的複製小鼠(Cloned mice) 照片中這兩隻複製小鼠的基因完全相同，但是因為DNA甲基化的模式不同，導致尾巴的性狀表現不同，其中一隻小鼠的尾巴扭曲不正常，而另外一隻小鼠的尾巴正常。

而隔代遺傳是指，由於有性生殖過程中產生的基因重組現象，導致生物體親代的某一性狀沒有表現在子代身上，然而此性狀卻在相隔數個世代後的子代身上又重新表現出來的一種遺傳方式。

像是國、高中生物所學到的孟德爾遺傳實驗中，以純品系的親代高莖豌豆與純品系的親代矮莖豌豆雜交後，產下的第一子代中只有表現高莖的性狀，親代中矮莖的性狀在第一子代中沒有表現出來；接著拿第一子代的豌豆自交後，產下的第二子代中，有表現高莖性狀的子代，也有表現矮莖性狀的子代，原本在第一子代中沒有表現的親代矮莖的性狀，在第二子代中表現了出來，這就是隔代遺傳。

以遺傳疾病來說，就像是隱性遺傳疾病一樣，並不是每一個子代都會出現發病的患者，而是相隔數代之後才又出現發病的患者。目前所知，隔代遺傳是由遺傳、表觀遺傳以及數量遺傳三者共同作用之下的結果。

表觀遺傳的隔代遺傳效應，即是指祖輩的某一些造成基因表達不同的表觀遺傳信息傳遞給孫代，並且這些表觀遺傳信息在孫代染色體上有表達，而且也表現出相對應的性狀。

目前發現造成表觀遺傳隔代遺傳效應的因素大致分為兩大類，分別為：

（一）、祖輩孕期的營養

在 2005 年 Zambrano E 等人的大鼠餵養實驗中顯示，親代在懷孕期間以限制蛋白質的飲食方式餵養，產下第一子代，而第一子代在懷孕期間給予營養正常的飲食方式餵養，並產下第二子代。然而，親代在懷孕期限制蛋白質飲食的結果卻是造成第一子代以及第二子代的血壓都升高的現象，並且還產生了對胰島素的抗性。

此外，還有一項研究是針對瑞典北部 Överkalix 地方，在 1890 年、1905 年和 1920 年出生的人，在這些人的記錄中顯示，若祖父輩在青春期生長發育高峰期之前，飲食吃得太多，其孫輩的糖尿病死亡率有升高的現象。

（二）、祖輩孕期的環境與行為

雌性祖輩孕期的環境和行為，不僅會直接對子代的健康造成影響，而且還可能透過生殖表觀遺傳的改變，進一步的來影響到孫代患病的風險。

2012 年Rehan VK 等人在美國洛杉磯的一項研究中發現，若外祖母懷孕時有吸煙行為的兒童，和母親懷孕時有吸煙行為的兒童，此兩種類群的兒童相比，祖母孕期時吸煙的兒童發生哮喘的比例，比母親孕期吸菸的兒童還要更高。

研究學者認為，當雌性在出生時，在其卵巢中，就已經具備完整且足夠雌性一生生育所需的卵細胞數量。也就是說，在外祖母懷有母親時，母親就已經產生足夠未來生育時所需的卵細胞數量了，換句話說就是，母親他未來子女的一半的染色體在此階段都已經準備了。然而，當懷孕時的外祖母將表觀遺傳信息傳遞給在子宮中的母親時，也將此信息傳遞給了在母親體內的卵細胞中的染色體上，這些卵細胞的其中之一最終將會成為孫子的染色體的一半，而祖母吸煙行為所產生的表觀遺傳訊息，就有可能促發幼童的表觀遺傳隔代效應。因此，祖父母或父母的表觀遺傳特性，就有可能藉由生殖系統遺傳給後代。

參考資料：

1. Kaati, G., Bygren, L. O. , Edvinsson, S. 2002. Cardiovascular and diabetes mortality determined by nutrition during parents’ and grandparents’ slow growth period. Eur. J. Hum. Genet. 10, 682-688.
2. Rehan V. K., et al. 2012. Perinatal nicotine exposure induces asthma in second generation offspring. BMC Med. 10,129.
3. Zambrano E., et al. 2005. Sex differences in transgenerational alterations of growth and metabolism in progeny (F2) of female offspring (F1) of rats fed a low protein diet during pregnancy and lactation. J Physiol, 566: 225-236.
4. Transgenerational epigenetics. Source: http://en.wikipedia.org/wiki/Transgenerational_epigenetics
5. 圖(一)來源：http://en.wikipedia.org/wiki/File:Cloned_mice_with_different_DNA_methylation.png