Когда мы не следим за лишним весом или обзаводимся вредными
привычками, то портим жизнь не только себе, но и будущим поколениям. Почему и
как это происходит, объясняет новая наука эпигенетика.
Еще недавно ученые полагали, что наш образ жизни, пища,
привычки и характер никак не влияют на гены будущего потомства. Но в последние
годы оказалось, что это не так! Тщательные исследования образа жизни
однояйцевых близнецов и семейных историй болезни показали: от того, как жили
наши родители и прародители, зависит, чем будем болеть мы и даже наши дети и
внуки.
Новая наука не отменяет генетику. Она по-прежнему ведает
собственно генами. А вот тем, как реализуется в клетках генетическая
информация, ведает эпигенетика.
Ген можно включить или выключить
Исследования показали: ген, как лампочка, может пребывать в
двух состояниях: включенном и выключенном. Это состояние определяется
изменчивым эпигеномом – набором молекулярных механизмов, которые регулируют
проявления (экспрессию) 30 тысяч генов в разных клетках нашего тела.
Например, у нервных клеток, клеток поджелудочной железы и
мышц одинаковый набор генов. Однако первые синтезируют только нейромедиаторы,
вторые – инсулин, а третьи – мышечные белки. Это и есть результат эпигенетики:
экспрессия одних генов активируется, других, наоборот, подавляется. В данном
примере это происходит еще в процессе эмбрионального развития.
Но эпигенетика постоянно меняется и у взрослых людей: наш
образ жизни, вредные привычки, питание влияют на эпигеном, а значит и наше
здоровье и наследственность. В половых клетках все эпигенетические маркеры на
генах сохраняются, так что ребенок перенимает картину «молчащих» и активных
генов.
Витамин, меняющий судьбу
Американский ученый Ренди Джиртл был первым, кто
продемонстрировал: наследственная информация передается эпигенетически. Он
создал искусственный ген, названный агути, и сумел встроить его в геном обычной
мыши. Этот участок ДНК не только превращал серых зверьков в огненно-желтых, но и
делал их тучными и болезненными на многие поколения.
Но эффект гена агути, как оказалось, можно полностью
стереть, не переписав ни одной буквы в наследственном коде. Ученым достаточно
было посадить будущих мам мышат на диету, обогащенную фолиевой кислотой
(витамином В9) и метиониновой аминокислотой. Оба эти вещества богаты так
называемыми метильными группами (CH3) – маркерами эпигенома, которые,
присоединяясь к ДНК, регулируют активность генов.
Метильные группы способны «чинить» не только мышиный
эпигеном, но и человеческий. Организм все время нуждается в их новых порциях –
ведь клетки постоянно делятся. И фолиевая кислота, и метиониновая аминокислота
не вырабатываются в нашем теле, поэтому должны постоянно поступать с пищей
(так, их много в овощах и фруктах) или из витаминных комплексов.
Правда, чересчур увлекаться последними не стоит. В США
многие ученые забили тревогу, когда на рынке появились высококонцентрированные
препараты, так называемые «доноры метильных групп». Дело в том, что в организме
все должно быть тонко сбалансировано. Ученые пока не знают, какие гены должны
быть активными, а какие, наоборот, подавлены, а самое главное, когда и где.
Поэтому необдуманная накачка организма супердозами CH3-групп рискованна.
Зеленый чай и чеснок продлевают жизнь
Новая наука заставила свежим взглядом посмотреть на каноны
диетологии. Оказалось, что многие продукты, и раньше известные своими полезными
свойствами, влияют еще и на эпигеном.
6 слагаемых счастливых генов
* Ежедневная физическая активность, эквивалентная как
минимум 30 минутам быстрой ходьбы.
* 200 мкг витамина В9 (фолиевой кислоты), особенно
беременным, пожилым, а также тем, кто активно занимается физическим и
умственным трудом.
* Никакого табака в течение жизни, менее одного бокала вина
в день. Антибиотики и другие сильные лекарства – только в случае реальной
необходимости.
* Низкокалорийное меню, ограничение насыщенных жиров,
трансжиров и сахаров; много зелени, овощей, фруктов, достаточное количество
белков, полиненасыщенных жиров, омега-3-кислот.
* Отсутствие стрессов на работе, радостная семейная жизнь.
* Проживание в экологически безупречном месте.
Например, главный катехин зеленого чая Epigallocatechin
Gallate (EGCG) на 50–70% снижает риск многих онкологических болезней, если
употреблять 2–3 небольшие чашки зеленого чая ежедневно. Недавно ученые
установили, что EGCG непосредственно связывается с ДНК, блокирует проявления
одних вышедших из строя генов и активирует другие. Такими же киллерами раковых
клеток являются и сульфиды чеснока diallyl sulfide (DAS), diallyl disulfide
(DADS), diallyl trisulfide (DATS). Они, как и EGCG, подавляют протоонкогены и
активируют гены-супрессоры раковых клеток через эпигенетические механизмы.
Тогда ученые из Анкарского медицинского университета
(Турция) задались вопросом, не может ли чеснок продлевать жизнь? Одна из
главных научных гипотез старения сегодня – накопление оксидативного стресса в
клетках, в результате которого свободные радикалы разрушают ДНК, белки и жиры.
Исследователи решили рассмотреть именно те гены, которые контролируют этот
процесс. Для этого протестировали кровь 13 пожилых людей до и после месяца
употребления чеснока в количестве 0,1 г (2–3 зубчика) на 1 кг массы тела
ежедневно. Как выяснилось, ученые были абсолютно правы: чеснок очень мощно
активировал гены, кодирующие энзимы антиоксидантной системы, и подавлял гены,
производящие свободные радикалы и суперперекиси ферментов.
Ожирение по наследству
Появились и новые данные о вреде продуктов с высоким
содержанием пестицидов, консервантов и пищевых красителей. Например, в 2009 г. Ученые
из университета в Нью-Джерси доказали, что инсектицид метоксихлор (ДДТ) не
только вызывает мутации генов в сперматозоидах и яйцеклетках, но и воздействует
на эпигеном. А это даже опаснее первого. Дело в том, что серьезная мутация
генов в половых клетках, скорее всего не будет передана потомству: дефектный
эмбрион не сможет нормально развиться, и погибнет еще в утробе матери. Дефекты
же в эпигеноме могут «молчать» до определенного времени, а проявиться в полной
мере уже у ребенка или даже взрослого.
Но большая часть открытий в области эпигенетики и питания
еще впереди. Почему сегодня мир переживает эпидемию ожирения? Вот одна из
гипотез: переедание матери до беременности и во время нее вызывает эпигенетические
изменения у потомства.
Теорию подтвердили опыты на мышах: перекормленные самки
каждый раз производили еще более тучное потомство, и это закреплялось в геноме.
Впрочем, есть и противоядие. Уменьшение потребления калорий
всего на 25% активизирует множество генов в клетках, особенно в митохондриях,
наших энергетических станциях. Это влияет практически на все процессы в
организме: от усиления регенерации клеток до активации иммунной системы и
снижения воспалительных процессов.
Алкоголь включает онкогены
В здоровых клетках онкогены, запускающие процесс образования
раковой опухоли, выключены. Но ученые доказали, что ацетальдегид алкоголя не
дает метильным группам присоединяться к ДНК. В результате включаются «спящие»
онкогены и начинают работать, превращая здоровые клетки в раковые.
Алкоголь необратимо выключает тысячи генов.
Недавно в университете Техаса подсчитали количество генов,
страдающих у хронических алкоголиков в префронтальной области мозга, наиболее
уязвимой при злоупотреблении спиртным. Ученые обнаружили 163 ненормально
активных. Алкоголь как бы высушивает мозг – нервные импульсы разных нейронов
начинает «коротить», отсюда проблемы с памятью, вниманием и эмоциями.
Чтобы избежать негативного влияния алкоголя на гены, медики
рекомендуют не употреблять более 20–30 г чистого спирта ежедневно. Это
эквивалент примерно 250 мл красного вина или бутылки пива. Для женщин доза
вдвое меньше.
Сигареты меняют 600 генов
Курение опасно не только для самого курильщика, но и для его
будущего потомства. Причем не только во время беременности, как считалось
раньше. Так, исследователь Маркус Пембрей из института детского здоровья при
Лондонском университете установил такую закономерность: если мужчина начал курить
до 11 лет, то его будущие сыновья имеют повышенный риск развития ожирения.
Причина в том, что табак также нарушает тонкий баланс регуляции экспрессии
генов.
А в 2007 году ученые из института BMC Genomics сравнили
ткани легких, взятые у завязавших курильщиков и у людей, которые никогда не
курили. Было установлено примерно 600 измененных генов, которые работали
неправильно. К счастью, большая часть из них возвращается к норме, если бросить
курить – чем раньше, тем лучше. Но все равно около 120 генов остаются
измененными даже спустя 10 лет после отказа от сигарет.
Хотите здоровых детей? Меняйтесь сами
Если хотим иметь здоровых и сильных детей, то и сами должны
быть такими. Подобное порождает подобное – закон природы и эпигенетики. Курение
порождает курение, агрессия – агрессию... Таков порочный круг. Чтобы его
разорвать, не бойтесь менять себя. Мы не заложники собственных генов.
Специально для нас оставлена лазейка – возможность влиять на будущее через
эпигеном.
Текст: Олег Сеньков, нейробиолог, научный сотрудник
Института клинической нейробиологии Хайдельбергского университета (Германия)
