Alkohol förändrar genernas funktion i embryots första celler

Under den exakt reglerade gastrulationen differentieras de embryonala cellerna till embryonala skikt – endoderm, mesoderm och ektoderm – som så småningom bildar alla mänskliga vävnader och organ. Som den berömde utvecklingsbiologen Lewis Wolpert sade: ”Det är inte födelsen, äktenskapet eller döden som verkligen är den viktigaste händelsen i ditt liv, utan gastrulationen”.  Gastrulationen äger rum under den femte graviditetsveckan, när kvinnan inte alltid vet om att hon är gravid.

Enligt funktionshinderorganisationen Kehitysvammaliitto föds det uppskattningsvis 600–3 000 barn med permanenta alkoholrelaterade funktionshinder i Finland varje år, men det faktiska antalet är okänt på grund av svårigheterna att ställa diagnos.

Alkoholens inverkan på detta svårstuderade utvecklingsstadium hos människan har nu undersökts av forskare vid Helsingfors universitet i samarbete med forskare vid Östra Finlands universitet.

Studien genomfördes genom att på agarplattor differentiera pluripotenta embryonala stamceller till tre embryonala skikt. Cellerna utsattes för två olika alkoholkoncentrationer, där den svagare exponeringen motsvarade en alkoholhalt på mindre än en promille och den starkare på över tre promille. Därefter undersöktes alkoholens effekter på cellernas genuttryck, de epigenetiska markörerna som reglerar genfunktionen, samt på cellmetabolismen.

Den starka exponeringen gav upphov till fler förändringar än den svaga exponeringen, och en dos-respons i genfunktionen och metabolismen kunde observeras mellan koncentrationerna. De mest betydande metaboliska förändringarna observerades i metionincykeln.

– Metionincykeln ger upphov till viktiga metylgrupper i våra celler som binds till DNA och påverkar genregleringen. De observerade förändringarna bekräftar den här epigenetiska regleringens betydelse för störningar som uppstått på grund av exponering, säger doktoranden Essi Wallén.

De första cellerna i nervsystemet är mest känsliga för alkohol

De största förändringarna orsakade av alkoholexponering observerades i ektodermcellerna, som under individens utveckling bildar nervsystemet och hjärnan. Sedan tidigare är det känt att alkoholexponering under graviditeten är en av de främsta orsakerna till störningar i nervsystemets utveckling.

– Många av de utvecklingsmässigt sett viktiga gener som förändrades under studien har tidigare kopplats till alkoholexponering under graviditeten och till dess konsekvenser, som utvecklingsstörningar i hjärtat och hjärnbalken samt holoprosencefali, dvs. att framhjärnan inte delat sig ordentligt, säger Nina Kaminen-Ahola, forskningsledare och docent.

Vissa alkoholrelaterade utvecklingsstörningar kan uppstå redan under de första veckorna av graviditeten, då även små förändringar i genfunktionen kan påverka utvecklingen. Det här stöder den nuvarande rekommendationen att sluta konsumera alkohol redan när man planerar en graviditet. Mer forskning behövs dock för att klargöra hur väl cellmodellen och alkoholkoncentrationerna motsvarar verklig exponering.

Studien ingår i en större forskningshelhet där man undersöker de mekanismer genom vilka alkohol påverkar den tidiga utvecklingen och individens senare hälsa. De utvecklingsstörningar som orsakas av alkoholexponering under graviditeten kallas fetala alkoholspektrumstörningar (FASD fetal alcohol spectrum disorders).