Читая между строк ДНК. Второй код нашей жизни, или Книга, которую нужно прочитать всем: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Но есть и хорошая новость. Генетические дефекты нельзя исправить, изменив образ жизни, питание, физическую нагрузку и круг общения, однако на второй код наших клеток все эти действия влияют очень хорошо. По своей воле мы можем, по крайней мере, немного воспрепятствовать или поспособствовать многим эпимутациям и даже сделать их обратимыми. Эти изменения — часть нашей биологической судьбы, а она — в наших руках.

4

Эпигенетика здоровья: профилактика начинается в утробе матери

Развод сокращает жизнь

Кто бы мог подумать — по статистике, когда супружеская пара разводится, это стоит женщине 9,8 лет жизни, а мужчине — 9,3. У гипертоников развод отнимает соответственно 12,4 или 7,4 года жизни. А жизнь заядлых курильщиков сокращается на 22 или 18,2 года соответственно. Довольно убедительный аргумент отказаться наконец от никотиновой палочки!

Это лишь небольшая часть неожиданных результатов модельных расчетов, опубликованных в 2008 году Эленой Мут, Анной Крузе и Габриелей Добльхаммер из Института демографических исследований Общества Макса Планка (Росток). Чтобы выяснить, как сказываются различные события на продолжительности жизни среднего немца, они проанализировали большое количество баз данных.

Затем исследовательницы смоделировали воображаемых женщину и мужчину 50 лет, соединяющих в себе все свойства, которые, в соответствии с этим анализом, способствуют продлению жизни. К упомянутым свойствам относятся отказ от курения и отсутствие таких хронических болезней, как диабет или гипертония. Затем они просчитали, на сколько лет статистически сократится оставшаяся 50-летнему человеку жизнь, если исключить лишь один из позитивных факторов.

Разумеется, эти результаты невозможно применить к реальной жизни, поскольку таких идеальных людей не существует, а отдельные жизненные факторы невозможно изолировать друг от друга. Так что ни в коем случае нельзя просто суммировать полученные цифры. И если в 50 лет бросить курить, не изменив свою жизнь ни в каком другом отношении, не стоит ожидать, что проживешь в результате на 20 лет дольше. Тем не менее из этих расчетов можно сделать конкретные выводы о том, как сильно влияют на здоровье образ жизни, а также наши социальные и жизненные обстоятельства.

Во-первых, ростокские ученые зафиксировали положительную тенденцию: люди в Германии, как и во всех развитых странах, живут все дольше. В 2006 году средний немец доживал до 77 лет, а средняя немка — до 82 лет и четырех месяцев.

Продолжительность жизни растет начиная со Средних веков. Решающим фактором стал прежде всего прогресс в области медицины и гигиены. Но его позитивный эффект представляется сегодня, по крайней мере для молодых людей, уже исчерпанным. Сравнение уровня смертности в разных возрастных категориях показывает, что общая смертность снижается почти исключительно за счет старшего поколения. Молодых людей в 2006 году умерло почти столько же, сколько умирало ежегодно в 1990-е.

Точнее говоря, по данным демографического анализа, увеличением общей продолжительности жизни мы обязаны мужчинам старше 55 и женщинам старше 65 лет. Во многом этому способствует возросший уровень ответственности в отношении собственного здоровья. Все больше людей уже в молодости заботятся о том, чтобы сохранить бодрость в зрелые годы: придерживаются сбалансированного питания, много двигаются и прибегают к другим профилактическим мерам.

«Сколько лет еще остается после пятидесяти, зависит от целого ряда факторов, которые также могут влиять друг на друга и в совокупности определяют профиль риска», — пишут авторы исследования. Многие из этих факторов начинают действовать уже в молодом возрасте. Решающее воздействие оказывают такие условия жизни, как «модель семьи, образовательный уровень или профессиональная квалификация, уровень доходов или социальный статус, повседневные физические и психические нагрузки или вредные привычки, а также индивидуальная история болезни».

Благодаря этим модельным расчетам удалось дать количественную оценку значимости отдельных факторов, сокращающих продолжительность жизни: на первом месте с большим отрывом находится нездоровый образ жизни. Наиболее тяжелые последствия имеют повышенная тяга к таким «удовольствиям», как алкоголь (у женщин — минус 23,1, у мужчин — минус 16,2 года) и курение (см. выше), а также диабет (у женщин — минус 20,8, у мужчин — минус 21,4 года). По крайней мере в случае так называемого старческого диабета, то есть диабета второго типа, налицо связь заболевания с неумеренным и несбалансированным питанием и недостатком движения.

Поражает и заставляет задуматься, сколь серьезны последствия нездорового образа жизни. Вызывает изумление также весомость воздействия социальных факторов: не один только развод уносит годы жизни, но и безработица (у женщин — минус 12,6, у мужчин — минус 14,3 года), и низкий уровень образования (у женщин — минус 9,1, у мужчин — минус 7,2 года).

Абсолютно очевидно: долгая, здоровая жизнь — не случайность. Окружающая среда — а следовательно, и второй код — наряду с другими факторами отвечает за то, как долго мы сохраним бодрость, обнаружится ли у нас серьезное, сокращающее жизнь заболевание и когда мы умрем.

Впрочем, существует еще один серьезный фактор воздействия. Его ростокские ученые не смогли проанализировать, поскольку о реальном влиянии этого обстоятельства по сей день нет надежных, поддающихся количественной оценке данных. Предполагают, что продолжительность жизни зависит также от того, что наша мама ела во время беременности и чем родители кормили нас в первые годы жизни.

Мы то, что ела наша мама

Обычные желтые мыши агути вызывают жалость. Они толстые, вялые, а в старости легко заболевают диабетом или раком. Разве что светло-желтый, почти золотистый окрас их шерстки можно счесть более красивым, чем бурый мех совершенно нормальных мышей.

Цвет меха многих грызунов зависит от так называемого «гена агути». В нем содержится код фермента, который заставляет волосяные фолликулы вырабатывать вместо положенного черного пигмента более светлый вариант. В результате смешения пигментов возникает бурый цвет. Если ген агути неактивен, зверьки будут черными. А если гены агути в разных частях тела работают с разной степенью активности (что, кстати, тоже регулируется эпигенетически), зверьки будут полосатые, тигрового окраса или пятнистые.

У желтых агути фрагмент ДНК, регулирующий окрас, модифицирован в такой степени, что кодируемый им фермент практически полностью подавляет выработку черного пигмента. А поскольку этот медиатор нарушает также несколько других важных систем регулирования обмена веществ, то животные очень быстро набирают вес, у них возникают проблемы с выработкой инсулина и их сопротивляемость образованию злокачественных опухолей значительно ниже, чем у обычных агути.

Именно в этой сфере был проведен эксперимент, ставший большим достижением эпигенетики. В 2007 году ученый Рэнди Джертл, ответственный за его проведение, был даже номинирован на звание «Человек года», присуждаемое журналом «Тайм». Несколько лет назад этот токсиколог и исследователь рака из Дюкского университета (Дарем, США) и его сотрудник Роберт Уотерленд решили давать беременным желтым агути большое количество определенной пищевой добавки. Они хотели выяснить, не повлияет ли это на окрас потомства.

«Мы знали, что на промоторе гена агути есть участок, к которому могут особенно легко присоединяться метильные группы и таким образом выключать этот ген, — вспоминает Рэнди Джертл. — Итак, мы подумали: если повлиять на метилирование в клетках детенышей через корм матери, то с большой вероятностью это скажется на окрасе меха, с которым они родятся». Ученые подмешали в корм для беременных самок вещества, способствующие механизму метилирования (так сказать, хорошо смазывающие его), — фолиевую кислоту, витамин В₁₂, холин и бетаин. Эти вещества нужны для функционирования всем ферментам, «приклеивающим» метильные группы к ДНК. Другие беременные агути получали обычный корм.

И действительно, оказалось, что детеныши в обеих группах родились с мехом разного окраса. Грызуны, посаженные на «метилирующую диету», родились преимущественно нормальными, бурыми, поджарыми, они и в дальнейшей жизни становились толстяками не чаще, чем обычные мыши агути. А самки, которые не получали специального корма, произвели на свет желтых малышей. Несмотря на эти различия, все детеныши унаследовали дефектный ген агути.

И наконец — главное открытие Уотерленда и Джертла: у зверьков с бурой шерсткой к гену агути прикреплялось значительно больше метильных групп, чем у толстых желтых зверьков. Очевидно, что вызывающий болезнь участок ДНК был отключен в период эмбрионального развития. И, судя по всему, причиной тому была «метилирующая диета».

«Нам давно было известно, что рацион матери сильно влияет на степень болезненности потомства, но мы никак не могли объяснить эту причинно-следственную связь, — поясняет исследователь рака Рэнди Джертл. — А потом мы первыми показали, как целенаправленное изменение рациона питания матери может на всю жизнь изменить экспрессию генов у ее потомства, не производя модификаций самих генов».

Человек — то, что он ест, это очевидно. Но теперь стало ясно: мы — еще и то, что ела наша мама. Ибо разумеется, ген агути — не единственный участок ДНК, который можно метилировать. И грызуны — не единственные существа, у которых в период эмбрионального развития эпигенетически отключаются гены. У желтых агути ученые из Дарема обнаружили принципиальную закономерность, которая наверняка так или иначе действует и в человеческом организме.

Новейшие опыты на животных доказывают даже, что недостаток определенных компонентов питания влияет на второй код уже в период, близкий к зачатию. Кевин Синклер и его коллеги из Ноттингемского университета (Великобритания) давали овцам в течение восьми недель до и шести дней после оплодотворения специальный корм с несколько пониженным содержанием эпигенетически значимых витаминов и микроэлементов. Затем подсаживали эмбрионы овцам, получавшим обычный корм, чтобы остановить воздействие неполноценного питания.

Все зависит от питания матери. Толстый желтый или поджарый коричневый? У желтых агути в лаборатории Рэнди Джертла это определяется прежде всего кормом матери в период беременности.

Ягнята рождались с обычным весом и в остальном выглядели совершенно нормально. Долговременное сравнение с такими же подсаженными ягнятами, матери которых постоянно хорошо питались, принесло удивительные результаты. «Умеренное, в рамках физиологических норм раннее изменение рациона привело к тому, что взрослые особи были тяжелее и толще, чем другие животные», — пишут исследователи. Кроме того, преимущественно у особей мужского пола наблюдались изменения иммунной системы, нарушения регуляции уровня сахара в крови и повышенные показатели кровяного давления. Ранее ученым никогда не удавалось столь однозначно доказать, что существенные для состояния здоровья факторы у млекопитающих начинают действовать в самые первые дни после оплодотворения.

Чтобы отбросить последние сомнения, Кевин Синклер проанализировал эпигеномы в клетках печени овец. Модели метилирования ДНК в обеих группах оказались абсолютно разными: на каждом 25-м возможном участке гены у одних животных были выключены, а у других — нет. Стало ясно, что с высокой долей вероятности причина различного состояния здоровья взрослых особей — измененный эпигенетический код.