Еда, которая нас изменяет
До недавнего времени представления о наследственности сводились к анализу суммы генов, доставшихся ребенку от родителей. Нельзя назвать закономерности наследования простыми, но оказалось, что все еще сложнее. Оказалось, что важно не только знать перечень генов, доставшихся от родителей, но и то, в каком состоянии активности эти гены находятся. Образ жизни, питание или иные внешние факторы не могут повлиять на состав генов, а вот повлиять на регуляцию их «активного» и «неактивного» состояния - могут. Изучением этой части наследственности занимается эпигенетика.
Активность генов (эпигеном) человека может измениться под влиянием внешних факторов, и таким образом, определить его отличия от родителей. В то же время, такое измененное состояние генов сохраняется и в половых клетках, а значит, перенимается следующими поколениями. Или же может оказаться, что изменению подверглись только гены половых клеток. При действии очень опасных факторов - мутагенов, возникают мутации, которые часто приводят к нежизнеспособности половых клеток или эмбриона на ранней стадии. А вот изменения эпигенома сперматозоидов и яйцеклеток могут «молчать» долгое время и проявиться через несколько лет после рождения ребенка или даже у взрослого потомка.
Эпигенетическими факторами (т.е. такими, которые могут изменять «активное» состояние генов) являются, например, витамины, калорийность питания, алкоголь, никотин, стресс и др. Сейчас я остановлюсь на питании, как эпигенетическом факторе. Рацион матери и питание ребенка в первые годы его жизни могут определять свойства, которые проявятся во взрослой жизни.
Фолиевая кислота (витамин В9) является давно известным важным компонентом для правильного внутриутробного развития плода. Как оказалось, этот витамин действует на эпигеном. Открытие было сделано благодаря известному эксперименту на мышах, проведенному группой Ренди Джиртла (Dolinoy D.C., 2006). Мыши с мутацией агути приобретали желтый цвет, а также становились тучными и болезненными. Но если беременная самка агути ела пищу, обогащенную фолиевой кислотой, то у ее потомков, унаследовавших этот ген, не было его действия - они были серыми и стройными. Оказалось, что витамин В9 заставлял «замолчать» этот вредный ген, полностью изменив судьбу потомков.
Для современного мира очень актуальна проблема лишнего веса. Есть все основания полагать, что переедание матери до и во время беременности могут определить склонность детей к лишнему весу. Установлено, что у таких детей картина эпигенома значительно изменена. Но есть и хорошая новость: оказывается, такие изменения обратимы. Стоит уменьшить калорийность рациона на 25% и увеличить регулярную физическую активность - эпигеном приходит в такое же состояние, как у людей не склонных к полноте. Есть много исследований, доказывающих, что умеренные физические нагрузки (например, ежедневные 20 мин на велотренажере) уже через полгода меняют активность нескольких сот генов!
Но не надо думать, что голодание полезно или остается бесследным. Интересная серия исследований проведена под руководством Ламберта Лумейя (L. Lumey) о влиянии голода во время Второй мировой войны в Голландии в период с декабря 1944 по май 1945, когда жители получали не более 500 калорий в сутки. Изучали тех, кто родился у матерей, перенесших голод во время беременности. Оказалось, что вес таких новорожденных в целом не отличался от веса рожденных у нормально питавшихся матерей. Значит, вес при рождении нельзя считать признаком, сигнализирующим о состоянии эпигенома или прогнозирующим будущее здоровье. Но Лумей предполагал, что эффект должен быть, ведь голод в утробе может побудить плод быть бережливым с энергией в последующие годы жизни, когда калории больше не в дефиците. И такой перекос в энергообмене может вызвать болезни обмена веществ, таких как диабет и некоторые виды рака. В 2009 году людям, рожденным от голодающих матерей было за 50, обследовав которых, выявили, что диабет среди них, действительно, распространён. И установили, что их диабет связан с геном «замолчавшим» во время внутриутробного развития из-за голода беременной матери.
А что же отцы? Может ли рацион отцов повлиять на эпигеном, а значит на судьбу их потомков? Оказывается, тоже может! Было несколько работ под руководством Ларса Биргена (L. Bygren), в основе которых лежало изучение влияния образа жизни на ее продолжительность и здоровье жителей северной провинции Швеции. Это поселения небольшого количества людей в суровых условиях, где была не стабильная ситуация с продовольствием – то голодание, то избыток. Он собирал и анализировал данные, начиная с XIX столетия, отслеживал возможные влияния питания на протяжении нескольких поколений. Сделанные выводы оказались несколько неожиданными. Дети и внуки мужчин переживших в детстве недоедание - живут дольше. Если же в детстве мальчику удалось питаться хорошо, даже переедать, а потом он недоедал - то его потомки имеют более короткую продолжительность жизни. Наверно, есть некий критический период в жизни мужчины, когда его эпигеном «захватывает» информацию о питательной среде и эта информация передается потомкам.
Можно сказать, что мы имеем дело с долгосрочной сделкой с природой. Все, что мы делаем каждый день, что едим, чем занимаемся - может изменить не только нас, нашу внешность и наше состояние здоровья. Но также может оставить след в ДНК и изменить судьбу наших детей и внуков.