Об отдалённых последствиях вмешательства в живой организм

Был ли прав Дарвин, пытавшийся доказать, что соревнование и выживание наиболее приспособленных являются основой эволюции, или Жан-Батист де Ламарк , утверждавший, что сотрудничество и общность – это основа продолжения жизни? Только представьте, что произошло бы, если бы в живом организме каждая клетка или какая-то её часть вдруг решила действовать самостоятельно, не взаимодействуя друг с другом ... Мы все отлично знаем, что ядро клетки, содержащее ДНК, является её «мозгом» и имеет важное значение для ее функционирования, но то, что мембрана безостановочно реагирует на внешние воздействия, динамически приспосабливаясь к постоянно меняющейся среде, мало кого наводило на мысль, что не только гены контролируют нашу биологию, но и среда влияет на поведение клеток.

На протяжении всей нашей жизни потрясающая по сложности многоуровневая система механизмов регулирует и изменяет экспрессию определенных генов, участвующих в формировании положительных или отрицательных для здоровья ответов организма, в зависимости от внешних факторов. Сегодня некоторые аспекты такой эпигенетической регуляции раскрыты. 

Эпигенетика: невидимый генетический отпечаток 

Мы все в той или иной степени наслышаны (а некоторые и в достаточной степени образованы) о влиянии генетики на развитие человека, его физических и ментальных данных, вероятности возникновения заболеваний на протяжении всей жизни и.т.д. Очень часто, если не очевидна или оспорима причина проявления тех или иных отклонений по указанному выше списку или его расширенной версии, то говорят, мол ничего не попишешь, уж такова генетика.

Но я хочу предложить вниманию думающей публики любопытные научные данные, которые меняют это расхожее представление, и более того, имеют и практические выводы для конкретного человека.

Начну чуть издали.

Как официальная наука изменяла понимание природы вещей.

XIX век это сюжет с волновой и корпускулярной теорий природы света, противостояние двух школ с доказательной экспериментальной базой каждого направления. Итог - нобелевская премия основной научной школе и школе альтернативщиков. Понимание физики света стало дуалистическим.

XX век медицина, теории клеточного и гуморального иммунитета. Аналогичная история с аналогичным результатом.

Ещё один любопытный факт, когда одна из самых современных естественных наук долго отвергала альтернативное мнение.

Речь о том, как генетика десятилетиями не признавала эпигенетику за науку. Но однако, факты самая упрямая в мире вещь (Мастер и Маргарита). Теперь мы все знаем, что многие гены владеют информацией о структуре клетки и способах ее функционирования и активны в течение всей жизни человека. Однако ученые столкнулись с тем, что многие гены работают непостоянно, а режим их включения зависит от внешних факторов. Как раз такими механизмами и занимается эпигенетика — наука, исследующая изменение активности генов, не затрагивающее структуру ДНК. Таким образом, мнение о том, что все функции человеческого организма обусловлены последовательностью цепочки ДНК, опровергается эпигенетикой. Иными словами, эпигенетика может объяснить, как окружающая среда может влиять на включение и выключение наших генов. Первая Нобелевская премия за открытия в области эпигенетики была присуждена только в 2006 году — это были ученые из США.

Развитие эпигенетики как отдельного направления молекулярной биологии началось в сороковых годах прошлого столетия. Тогда английский генетик Конрад Уоддингтон сформулировал концепцию «эпигенетического ландшафта», объясняющую процесс формирования организма.

 

К.Х. Уоддингтон и его рисунок «эпигенетического ландшафта». Шарик вверху обозначает первоначальные неспециализированные клетки зародыша. Под воздействием генетических и эпигенетических сигналов клетке будет задана траектория онтогенеза (развития), и она станет специализированной — клеткой сердца, печени и т.д. 

Прошло несколько десятилетий, прежде чем эпигенетику стали воспринимать серьезно, как новую научную дисциплину. Такое положение сохранялось долго потому, что эпигенетика своими выводами подрывала устоявшиеся в генетике догмы.

Но очевидные всем факты были неоспоримы. Так исследования монозиготных близнецов, ведущих различный образ жизни, показывали очевидно различные биологические следствия для каждого из них.

По аналогии с географическим ландшафтом, на котором есть реки, текущие от истока к устью, можно представить себе развитие организма как течение реки — исток в данном случае станет зачатием, а устье — зрелостью. Однако не стоит забывать о рельефе, по которому пролегает речное русло: этой метафорой можно обозначить внешние условия, которые влияют на развитие организма. Лавина, камнепад или даже землетрясение могут иначе направить течение реки. Приспосабливаясь к новым условиям, организм претерпевает мутации, что составляет основу изменчивости — важнейшую часть биологической эволюции.

И например, относительно наследования приобретенных признаков. Почти зеркально повторилась ситуация с открытием Б. Мак-Клинток мобильных элементов генома, в которые полвека мало кто хотел верить. Но после серии определяющих работ, проведенных в 70-х годах прошлого века Джоном Гёрдоном, Робином Холлидеем, Борисом Ванюшиным и другими, эпигенетику стали наконец воспринимать всерьез. И уже недавно, на рубеже тысячелетий, был проведен ряд блестящих экспериментов, после которых стало ясно, что эпигенетические механизмы влияния на геном не только играют важнейшую роль в работе систем организма, но и могут наследоваться несколькими поколениями. Сразу в нескольких лабораториях были получены свидетельства, заставившие генетиков сильно задуматься.

Ученые были вынуждены сделать сенсационный вывод: вызванные стрессом эпигенетические изменения, не затронувшие последовательность нуклеотидов ДНК, могут закрепляться и передаваться следующим поколениям!

Судьба по наследству

Наиболее изученный механизм эпигенетической регуляции активности генов — процесс метилирования, который заключается в добавлении метильной группы (одного атома углерода и трех атомов водорода) к цитозиновым основаниям ДНК. Метилирование может влиять на активность генов несколькими способами. В частности, метильные группы могут физически препятствовать контакту фактора транскрипции (белка, контролирующего процесс синтеза информационной РНК на матрице ДНК) со специфичными участками ДНК. С другой стороны, они работают в связке с метилцитозин-связывающими белками, участвуя в процессе ремоделирования хроматина — вещества, из которого состоят хромосомы, хранилища наследственной информации.

Метилирование подавляет экспрессию генов, а деметилирование, наоборот, индуцируя ацетилирование гистонов и связанные с этим изменения от гетерохроматина к эухроматину, активирует транскрипцию генов. Накопление стресса усваивается как приобретенная информация, обозначаемая термином «эпигенетическая память», и может передаваться по наследству. С профилактической точки зрения крайне важным является раскрытие эпигенетических механизмов влияния образа жизни и условий существования организма на здоровье.

Метилирование участвует во многих процессах, связанных с развитием и формированием всех органов и систем у человека. Один из них — инактивация X-хромосом у эмбриона. Как известно, самки млекопитающих обладают двумя копиями половых хромосом, обозначаемых как X-хромосома, а самцы довольствуются одной X и одной Y-хромосомой, которая значительно меньше по размеру и по количеству генетической информации. Чтобы уравнять самцов и самок в количестве генных производимых продуктов (РНК и белков), большинство генов на одной из X-хромосом у самок выключается.

Кульминация этого процесса происходит на стадии бластоцисты, когда зародыш состоит из 50−100 клеток. В каждой клетке хромосома для инактивации (отцовская или материнская) выбирается случайным образом и остается неактивной во всех последующих генерациях этой клетки. С этим процессом «перемешивания» отцовских и материнских хромосом связан тот факт, что женщины намного реже страдают заболеваниями, связанными с X-хромосомой.

Метилирование играет важную роль в клеточной дифференцировке — процессе, благодаря которому «универсальные» эмбриональные клетки развиваются в специализированные клетки тканей и органов. Мышечные волокна, костная ткань, нервные клетки — все они появляются благодаря активности строго определенной части генома. Также известно, что метилирование играет ведущую роль в подавлении большинства разновидностей онкогенов, а также некоторых вирусов.

Метилирование ДНК имеет наибольшее прикладное значение из всех эпигенетических механизмов, так как оно напрямую связано с пищевым рационом, эмоциональным статусом, мозговой деятельностью и другими внешними факторами.

Данные, хорошо подтверждающие этот вывод, были получены в начале этого века американскими и европейскими исследователями. Ученые обследовали пожилых голландцев, родившихся сразу после войны. Период беременности их матерей совпал с очень тяжелым временем, когда в Голландии зимой 1944−1945 годов был настоящий голод. Ученым удалось установить: сильный эмоциональный стресс и полуголодный рацион матерей самым негативным образом повлиял на здоровье будущих детей. Родившись с малым весом, они во взрослой жизни в несколько раз чаще были подвержены болезням сердца, ожирению и диабету, чем их соотечественники, родившиеся на год или два позднее (или ранее). 

Анализ их генома показал отсутствие метилирования ДНК именно в тех участках, где оно обеспечивает сохранность хорошего здоровья. Так, у пожилых голландцев, чьи матери пережили голод, было заметно понижено метилирование гена инсулиноподобного фактора роста (ИФР), из-за чего количество ИФР в крови повышалось. А этот фактор, как хорошо известно ученым, имеет обратную связь с продолжительностью жизни: чем выше в организме уровень ИФР, тем жизнь короче. (однако другое исследование показало, что нет и 50% корреляции «хорошего здоровья» с уровнем цифр)

Структура хроматина и механизмы эпигенетических модификаций. Хроматин — комплекс белков и нуклеотидов, обеспечивающий надежное хранение и нормальную работу ДНК. В наших клетках упаковка ДНК похожа на склад бижутерии. Иначе никак невозможно уложить спираль ДНК длиной в два метра в одно маленькое клеточное ядро. Нить ДНК наматывается в полтора оборота на многочисленные «бусинки», которые называются нуклеосомами. Эти нуклеосомы, в свою очередь, состоят из нескольких специальных белков, гистонов. Гистоны имеют «хвостики» — белковые наросты, которые могут удлиняться или укорачиваться особыми ферментами. Длина такого «хвоста» напрямую влияет на уровень активности генов, находящихся вблизи него.

Позднее американский ученый Ламбер Люмэ обнаружил, что и в следующем поколении дети, родившиеся в семьях этих голландцев, также появлялись на свет с ненормально малым весом и чаще других болели всеми возрастными болезнями, хотя их родители жили вполне благополучно и хорошо питались. Гены запомнили информацию о голодном периоде беременности бабушек и передали ее даже через поколение, внукам. (прим. автора: Безусловно этот вывод нельзя принимать как абсолютную данность, несмотря на статистически достоверную корреляцию, найденную работой исследователей. В противовес можно возразить, что если бы это было именно так, то все родившиеся в нашей стране во время и сразу после войны были бы болезненными пигмеями.) Но общий вывод всех исследователей неоспорим:

«То, что клетки передают по наследству только свой геном, больше не отвечает научной действительности» Петер Шпорк Нейрофизиолог

Шпорк сравнивает человеческие гены с компьютерным «железом». Хорошо иметь дорогую видеокарту и мощный процессор. Но что насчет софта? Разве без него можно выполнить самое элементарное действие — набрать текст, посмотреть изображение? Эпигенетики занимаются как раз программным обеспечением нашего организма.

Правда в том, что если бы только геном, состоящий из всего лишь четырех различных компонентов, своего рода «монтажная схема», определял бы наше развитие, то мы бы были все примерно одинаковые. «Даже шимпанзе мало чем отличались бы от нас», — пишет Шпорк. (прим. Автора: Бонобо (карликовые шимпанзе) — самые близкие к человеку из ныне существующих животных. При этом бонобо проявляет больше свойственных человеку поведенческих черт, чем обыкновенные шимпанзе. Кроме того, набор генов бонобо совпадает с набором генов человека более чем на 98 %. Различия ДНК между людьми составляют в среднем 1 нуклеотид из 1000 (то есть 0,1%), а между человеком и шимпанзе — 1 нуклеотид из 100 (то есть 1%).)

 Именно благодаря эпигеному, «второму коду», наш организм способен выстраивать клетки разных типов — волоса, печени, мозга, — хотя в них один и тот же геном. Эпигеном, таким образом, — это указания насчет того, как управлять геномом. Именно он отвечает за активацию и дезактивацию определенных генов и программирует скорость старения клеток. Очевидно, что, если бы каждая клетка одновременно считывала все свои гены и синтезировала все возможные белки, организм не смог бы функционировать. То, чему нас учили в школе, что клетки передают по наследству только свой геном, больше не отвечает научной действительности. На самом деле клетки наследуют и эпигеном.

Гены не приговор 

Наряду со стрессом и недоеданием на здоровье плода могут влиять многочисленные вещества, искажающие нормальные процессы гормональной регуляции. Они получили название «эндокринные дизрапторы» (разрушители). Эти вещества, как правило, имеют искусственную природу: человечество получает их промышленным способом для своих нужд.

Самый яркий и негативный пример — это, пожалуй, бисфенол-А, уже много лет применяющийся в качестве отвердителя при изготовлении изделий из пластмасс. Он содержится во всей пластиковой таре, которая используется сегодня в пищевой промышленности: в пластиковых бутылках для воды и напитков, в пищевых контейнерах и многом другом. Бисфенол А присутствует в жестяных банках консервов и напитков (им выстилают внутренний слой банок), а также в стоматологических пломбах.

Молекулярные составляющие развития отклонений под воздействием «эндокринных разрушителей»: бисфенола А (А) и фталатов (В).

Негативные воздействия даже небольших концентраций бисфенола А многочисленны и разнообразны, а распространение его таково, что сегодня почти невозможно найти человека без бисфенола А в организме. Его постоянно обнаруживают не только в крови, но и в грудном молоке и пуповинной крови беременных. Причем в амниотической жидкости (жидкости, окружающей эмбрион) концентрация бисфенола А в несколько раз превышает его содержание в сыворотке крови матери. В 2003–2004 гг. американскими исследователями из Центра по контролю и профилактике заболеваний были получены такие результаты распространенности бисфенола А: из 2517 обследованных человек у 92% в моче содержался бисфенол, и его концентрация была значительно выше в организмах детей и подростков, у которых еще плохо сформированы «очистные системы» организма.

Очевидно, что, так или иначе, в результате контактов пищи с пластиком какая-то часть бисфенола попадает в организм человека. Последствия такого «обогащения» находятся сегодня в стадии активного изучения. Но уже всплывают тревожные факты.

Так, биологи с медицинского факультета Гарварда — Кэтрин Раковски и ее коллеги — обнаружили способность бисфенола А тормозить созревание яйцеклетки и тем самым приводить к бесплодию. Бисфенол сильно увеличивал частоту хромосомных аномалий в яйцеклетках. Вывод ученых был однозначным: «Поскольку соприкосновение с этим веществом происходит повсеместно, медикам надо знать, что бисфенол А может вызывать значительные нарушения в репродуктивной системе». (прим. автора: Осталось задаться вопросом – кто изобрел сие чудо-средство и с чьей подачи его активно стали использовать. И очень похоже, что даже этого показалось недостаточно и потребовалась поголовная вакцинация на всех континентах и во всех странах.)

Их коллеги из Колумбийского университета в экспериментах с животными выявили еще один тревожный факт. Они обнаружили способность бисфенола А стирать различия между полами и стимулировать рождение потомства с гомосексуальными наклонностями. Под воздействием бисфенола нарушалось нормальное метилирование генов, кодирующих рецепторы к эстрогенам — женским половым гормонам. Из-за этого мыши-самцы рождались с «женским» характером — покладистыми и спокойными. Исчезала разница в поведении самцов и самок. Профессор Ф. Шемпейн и его коллеги вынуждены были сказать: «Мы показали, что воздействие малых доз бисфенола А вызывает неизгладимые эпигенетические нарушения в головном мозге, что, возможно, лежит в основе прочных воздействий бисфенола А на функции мозга и поведение — особенно в отношении межполовых различий».

Другие проведенные исследования показывают, что бисфенол А обладает очень сильно выраженной эстрогенной активностью (не зря его называют «вездесущим ксеноэстрогеном») и способен изменять во время развития эмбриона профиль метилирования, а значит, и активность некоторых генов (например, Hoxa10). Последствия этого для здоровья человека могут быть самыми неблагоприятными — во взрослом возрасте повышается риск развития некоторых болезней (ожирения, диабета, нарушений репродукции и др.)

Но, к счастью, есть и противоположные примеры. Так, известно, что регулярное употребление зеленого чая может снижать риск онкозаболеваний, поскольку в нём содержится вещество эпигаллокатехин-3-галлат, которое может активизировать гены — супрессоры (подавители) опухолевого роста, деметилируя их ДНК. Очень популярным в последние годы модулятором эпигенетических процессов является генистеин, содержащийся в продуктах из сои. Многие исследователи напрямую связывают содержание сои в рационе жителей азиатских стран с их меньшей подверженностью некоторым возрастным болезням.

Характер — это судьба?

Эпигенетика также помогла понять, почему одни люди отличаются психологической устойчивостью и оптимизмом, а другие склонны к паническим настроениям и депрессии. Как это заведено в научном мире, вначале были проведены эксперименты с животными. Эта серия работ приобрела широкую известность и название «licking and grooming» (вылизывание и уход). Канадские биологи из Университета Макгилла — Майкл Мини и его коллеги — начали изучать влияние материнской заботы у крыс в первые месяцы жизни потомства. Разделив крысят на две группы, они отнимали одну часть выводка у матерей сразу после рождения. Не получавшие материнской заботы в виде вылизывания, такие крысята все поголовно вырастали «неадекватными»: нервными, необщительными, агрессивными и трусливыми.

Все детеныши в группе, получавшей материнскую заботу в полном объеме, развивались так, как это и положено крысам: энергичными, хорошо обучаемыми и социально активными. В чём же причина такого разительного отличия? Почему материнский уход оказал решающее влияние на развитие психических особенностей у потомства? Анализ ДНК помог ответить на эти вопросы.

Исследовав ДНК крыс, ученые выяснили, что у детенышей, которых не вылизывали матери, произошли негативные эпигенетические изменения в области мозга под названием гиппокамп. В гиппокампе оказалось уменьшено количество рецепторов к стрессовым гормонам. И именно из-за этого наблюдалась неадекватная реакция нервной системы на внешние раздражители: гипофиз подавал команду на избыточное производство стрессовых гормонов. Другими словами, те ситуации, которые переносились спокойно обычными крысами, у потомства, не получившего материнского ухода, вызывали неадекватно сильный стресс.

Как оказалось, всё вышеописанное абсолютно точно подходит и к человеческому развитию. Были проведены многочисленные исследования детей, которые в раннем детстве лишались родительской заботы или подвергались какому-либо насилию. Все эти дети без исключения вырастали потом с той или иной искаженной функцией нервной системы. И эти искажения были эпигенетически закреплены в клетках мозга. Всем таким детям была свойственна неадекватная реакция даже на слабые раздражители, которые нормально воспринимались благополучными детьми. Всё это формировало во взрослом возрасте склонность к алкоголизму, наркомании, суицидам и прочим неадекватным поступкам. Вот почему первые годы после рождения являются решающими в формировании социального поведения и закладывают все основы характера. От того, сколько времени родители уделяли своему малышу в этот период, будет зависеть всё его будущее: будет ли он психологически устойчивым, коммуникабельным и успешным или же склонным депрессиям и расстройствам.

Очевидно, что влияние эпигенома распространяется и на процессы, связанные со старением. С возрастом можно наблюдать общее понижение метилирования, в том числе загадочных участков генома, которые составляют почти половину всей последовательности ДНК, — мобильных генетических элементов (МГЭ). Они были открыты полвека назад нобелевским лауреатом Барбарой Мак-Клинток как последовательности, способные — в отличие от обычных генов — удивительным образом перемещаться по ДНК*. Излишне активизируясь с возрастом из-за деметилирования, МГЭ дестабилизируют геном, вызывая нежелательные хромосомные перестройки.

Также с возрастом становятся отчетливыми изменения в метилировании генов, связанных с возрастными заболеваниями: атеросклерозом, гипертонией, диабетом, болезнью Альцгеймера и др. Кроме этого, была обнаружена прямая связь изменений эпигенома с продукцией активных форм кислорода, а также с функцией одного из белков, к которым приковано большое внимание геронтологов: белка p66Shc, названного академиком В.П. Скулачёвым «посредником запрограммированной гибели организма». И потому знание эпигенетических основ возрастных изменений может принести нам существенную пользу в борьбе за продление жизни и здоровую старость.

Установлено, что при старении экспрессия генов возрастает за счет инверсии метилирования ДНК в сторону гипометилирования, в том числе с вовлечением модификации гистонов, что и обусловливает формирование бремени неинфекционных хронических болезней в старости, многие из которых могут быть эпигенетически детерминированы в раннем возрасте образом жизни матери и состоянием ее здоровья при зачатии и беременности или даже получены по наследству. Дисрегуляция малых РНК обусловливает изменения в структурах генов, контролирующих воспаление и метаболические нарушения, что также обусловливает формирование неинфекционных болезней. Однако эпигенетические механизмы воздействия многих факторов не до конца выяснены или не исследованы вовсе. Одним из примеров профилактики возрастных изменений может служить длительный прием фолиевой кислоты пожилыми здоровыми людьми, вызвавший глобальное метилирование ДНК . Причем, несмотря на препозицию связи нейродеструктивных процессов с аберрантным метилированием ДНК в лейкоцитах, когнитивные способности пожилых только улучшились (Schiepers O, Van Boxtel M, De Groot R, et al. DNA methylation and cognitive functioning in healthy older adults. British Journal of Nutrition. 2012;107(5):744-748.)

Положительной новостью является возможность частичной компенсации воздействия на эпигеном образом жизни. Влияние эпигенетики на геронтологию огромно. Теперь ученые знают, что несмотря на существование неизменного генома, судьба человека в большой степени в его собственных руках. «Измените стиль жизни — и вы положите начало цепочке биохимических изменений, которые станут незаметно, но неуклонно помогать и вам, и, возможно, всем вашим потомкам до конца их жизни на Земле», — предлагает Шпорк. И, несмотря на то, что это высказывание походит на то, что обещают все мировые религии, оно имеет под собой строгие биологические основания.

Образ жизни 

Давно показано, что факторы окружающей среды и некоторые особенности стиля жизни оказываются связаны с метилированием ДНК. Давайте посмотрим, какие же характеристики или особенности человека можно вычислить эпигенетической экспертизой.

Курение. Согласно разным исследованиям, CpG-островки, ассоциированные с курением, найдены во многих генах. Тем не менее изменения уровней метилирования обычно не очень высоки (чаще всего менее 20%). Большинство исследований проводили на образцах крови, но гиперметилированные CpG-островки были обнаружены и в геноме клеток других тканей, например, легких. Курение — один из наиболее надежно предсказываемых по метилированию признаков.

Алкоголь и наркотики. В целом показано, что перемены в метилировании ДНК очевидны у тех, кто злоупотребляет алкоголем. Однако отчасти подобные эпигенетические изменения обратимы: они могут исчезнуть, если человек бросает пить.

Также, как мы упомянали выше, важно помнить, что употребление алкоголя беременной женщиной (а в целом это случается в каждой десятой беременности!) влияет на метилирование клеток плода.

А еще на животных моделях исследуют изменение уровня метилирования при употреблении различных наркотических веществ, но пока что этот вопрос изучен недостаточно.

Физическая активность и индекс массы тела (ИМТ). Уровень физической активности может коррелировать с ИМТ и общей структурой тела человека. Также показано, что занятия спортом могут влиять на эпигеном, но по-разному у людей разного возраста, при наличии болезней и между разными тканями организма.

Рацион. Различия в рационе означают различное количество макро- и микроэлементов, поступающих в организм. Пока что эта область только начинает изучаться, но с метилированием могут быть связаны как минимум потребление фолата и витаминов группы В. Кроме того, показано, что селен взаимодействует непосредственно с ДНК-метилтрансферазами in vitro, а полифенолы могут воздействовать на ДНК-метилтрансферазы, гистоновые ацетилазы и деацетилазы. Следовательно, продукты, их содержащие, потенциально тоже могут влиять на эпигенетический статус.

Новозеландским ученым П. Глюкману и М. Хансону удалось сформулировать логическое объяснение взаимосвязи количества пищи во время беременности матери со здоровьем ребенка. В 2004 году в журнале Science вышла их статья, в которой они сформулировали «гипотезу несоответствия» (mismatch hypothesis). В соответствии с ней в развивающемся организме на эпигенетическом уровне может происходить прогностическая адаптация к условиям обитания, которые ожидаются после рождения. Если прогноз подтверждается — это увеличивает шансы организма на выживание в мире, где ему предстоит жить, если нет — адаптация становится дезадаптацией, то есть болезнью. Например, если во время внутриутробного развития плод получает недостаточное количество пищи, в нем происходят метаболические перестройки, направленные на запасание пищевых ресурсов впрок, «на черный день».

Если после рождения пищи действительно мало, это помогает организму выжить. Если же мир, в который попадает человек, оказывается более благополучным, чем прогнозировалось, такой «запасливый» характер метаболизма может привести к ожирению и диабету 2-го типа на поздних этапах жизни. Именно этот вариант мы сегодня чаще всего и наблюдаем.

В целом, можно уверенно сказать, что период беременности и первых месяцев жизни является самым важным в жизни всех млекопитающих, в том числе и человека. Все имеющиеся сегодня данные говорят, что именно в этот период закладываются все основы не только физического, но и психического здоровья человека. И влияние этого начального периода жизни настолько велико, что не исчезает до самой глубокой старости, формируя — так или иначе — судьбу человека. Как метко выразился немецкий нейробиолог Петер Шпорк, «в преклонных годах на наше здоровье порой гораздо сильнее влияет рацион нашей матери в период беременности, чем пища в текущий момент жизни». В это трудно поверить, но факты прямо говорят об этом.

Сегодня уже известно, что многие пищевые продукты содержат компоненты, которые определенным образом влияют на эпигенетические процессы. Почти все женщины знают, что во время беременности очень важно потреблять достаточно фолиевой кислоты. Эпигенетика помогает понять исключительную важность этой кислоты в рационе: ведь всё дело в том самом метилировании ДНК. Фолиевая кислота вместе с витамином В12 и аминокислотой метионином является донором («поставщиком») метильных групп, необходимых для нормального метилирования. Метилирование непосредственно участвует во многих процессах, связанных с развитием и формированием всех органов и систем ребенка: и в инактивации Х-хромосомы у эмбриона, и в геномном импринтинге, и в клеточной дифференцировке*. Соответственно, принимая фолиевую кислоту, будущая мама имеет неплохие шансы выносить здорового ребенка без отклонений.

Витамин В12 и метионин почти невозможно получить из вегетарианского рациона, так как они содержатся преимущественно в животных продуктах. И дефицит витамина В12 и метионина, вызванный разгрузочными диетами беременной женщины, может иметь для ребенка самые неприятные последствия. Не так давно было обнаружено, что недостаток в рационе этих двух веществ, а также фолиевой кислоты, может стать причиной нарушения расхождения хромосом у плода. А это сильно повышает риск рождения ребенка с синдромом Дауна, что обычно считается простой трагической случайность. В свете этих фактов ответственность родителей сильно увеличивается, и списывать всё на несчастный случай теперь будет затруднительно. (по ссылке вы найдёте шокирующую статистику https://cont.ws/@h5n1/1356406 )

Токоферолы — класс химических соединений, представляющих собой метилированные фенолы, многие из которых объединены названием «витамин E», — изменяя профили miРНК у пациентов, инфицированных вирусом гепатита B, проявляют антивирусную активность (Fiorino S, Bacchi-Reggiani L, Sabbatani S, et al. Possible role of tocopherols in the modulation of host microRNA with potential antiviral activity in patients with hepatitis B virus-related persistent infection: a systematic review. British Journal of Nutrition. 2014;112(11):1751-1768. )

Также известно, что недоедание и стресс в период беременности меняют в «худшую сторону» концентрацию целого ряда гормонов в организмах матери и плода: глюкокортикоидов, катехоламинов, инсулина, гомона роста и др. Из-за этого у зародыша происходят негативные эпигенетические изменения (ремоделирование хроматина) в клетках гипоталамуса и гипофиза. Чем это чревато? Тем, что малыш появится на свет с искаженной функцией гипоталамо-гипофизарной регуляторной системы. Из-за этого он будет хуже справляться со стрессом самой различной природы: с инфекциями, физическими и психическими нагрузками и т.д. Вполне очевидно, что, плохо питаясь и переживая во время вынашивания, мама делает из своего будущего ребенка уязвимого со всех сторон неудачника.

Эпигенетика помогла сделать очень важный вывод: от того, что ела мама во время беременности, в каком психологическом состоянии она находилась и сколько времени уделяла малышу в первые годы после его рождения, будет зависеть буквально вся дальнейшая жизнь ребенка. В это время закладываются основы всего. Изменения, происходящие в живом организме на всех этапах от зачатия и внутриутробного развития до старости и обусловленные воздействием элементов образа жизни и факторов окружающей среды, опосредованы регуляцией активности генов эпигенетическими механизмами, включающими метилирование ДНК, модификацию гистонов и «замалчивание» генов, промотеров или энхансеров малыми РНК.

Итоги и перспективы

Изучение эпигенетических механизмов помогло понять очень важную истину: человеческая судьба формируется большей частью не астрологическими прогнозами, а поведением самогό человека и его родителей. Эпигенетика совершенно ясно показывает, что очень многое в жизни зависит от нас, и в наших силах поменять жизнь к лучшему.

«Нам самим и нашим родителям в значительной мере предоставлено решать, куда направить свой геном — а возможно, даже геном своих потомков». Петер Шпорк Нейрофизиолог

Эпигенетика также стирает границы между человеком и внешней средой. Очевидно, что никто не может чувствовать себя в безопасности, пока практикуется масштабное использование опасных химических веществ. Пестициды винклозолин и метоксихлор, применяющиеся в сельском хозяйстве и действующие как «эндокринные разрушители», ртуть из промышленных отходов и бисфенол А из разлагающегося пластика проникают в почву и в воду рек и морей. А потом вместе с продуктами и водой попадают в организм человека. И это — реальная угроза для человечества.

Но есть и хорошие новости. В отличие от относительно стабильной генетической информации, эпигенетические «метки» при определенных условиях могут быть обратимыми. И это позволяет разработать принципиально новые стратегии и методы борьбы с самыми распространенными болезнями: методы, нацеленные на устранение тех эпигенетических модификаций, которые возникли у человека при воздействии неблагоприятных факторов. Не случайно нынешнее столетие некоторые ученые называют веком эпигенетики. При изучении истории развития естественных наук, биологии и генетики в частности, может сложиться впечатление, что все предыдущие годы были большим подготовительным этапом, накоплением сил перед открытиями действительно сверхважного значения. И, вероятно, мы сегодня стоим на пороге этих открытий.

P.S. Данная статья написана в соавторстве с Tate Untold, за что выражаю ей глубокую признательность и уважение. )