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.
Предполагается, что у человека ферменты тоже могут прикреплять первые метильные группы к ДНК уже тогда, когда эмбрион начинает формировать органы и конечности. Следовательно, каждому из нас уже в первые дни после слияния яйцеклетки и сперматозоида были даны важные направления развития на всю оставшуюся жизнь. Но так рано матери, как правило, еще не знают, что они беременны, и могут помочь ребенку, лишь придерживаясь здорового питания. Так что женщины должны думать о богатой витаминами пище, когда еще только планируют беременность.
Эти наблюдения хорошо иллюстрирует пока недостаточно подробно изученный феномен так называемого расщепленного позвоночника, Spina bifida. В Центральной Европе с этим пороком рождается приблизительно каждый тысячный ребенок. Теперь уже известно, что этот серьезный, а в худшем случае смертельный порок развития позвоночника можно предотвратить, если беременные женщины станут принимать достаточное количество фолиевой кислоты. Это же касается расщепления нёба (волчьей паста). Поэтому сегодня в продаже есть поваренная соль, обогащенная фолиевой кислотой. Кроме того, женщинам, которые хотят забеременеть, часто дополнительно, в качестве пищевой добавки, прописывают препараты с этим витамином. А в Канаде и США законом предписано добавлять фолиевую кислоту в муку.
Эпигенетики выяснили, что фолиевая кислота способствует более эффективной работе эпигенетического фермента, прикрепляющего метильные группы к ДНК. Поэтому они предполагают, что Spina bifida в конечном счете — следствие искаженного второго кода.
Можно также предположить, что с помощью фолиевой кислоты эпигенетические переключатели способны подавлять предрасположенность к этой болезни. Ученые располагают аналогичными данными о ряде других заболеваний: если дети унаследовали генетическую предрасположенность к одной из таких болезней, фолиевая кислота может предотвратить ее развитие. В этом случае витамин способствует эпигенетическому выключению измененного участка генома — точно так же, как это удалось Рэнди Джертлу с желтым геном агути.
Смертельный квартет
Одни называют его смертельным квартетом. Другие — синдромом X, но самое известное название — метаболический синдром. На протяжении последних десяти лет врачи, психологи, диетологи и политики, работающие в области здравоохранения, вынужденно занимаются этим недугом. В США им страдает почти четверть населения. В Германии, по последним данным, — 24 % населения. Это 19 миллионов человек! Даже среди детей и молодежи это заболевание встречается все чаще, хотя обычно оно считается старческим недугом.
При метаболическом синдроме из строя выходят сразу несколько важных обменных процессов. Больные страдают ожирением, у них довольно рано развивается старческий диабет, они склонны к сердечно-сосудистым заболеваниям и болезненному храпу с остановками дыхания, апноэ. Их ожидает смерть от инфаркта миокарда или апоплексии.
В соответствии с распространенным определением, для постановки диагноза метаболического синдрома картина болезни должна отвечать, как минимум, трем из четырех следующих критериев (отсюда смертельный квартет): повышенное кровяное давление, повышение уровня холестерина ЛПНП иили понижение уровня холестерина ЛПВП в крови, высокий уровень сахара в крови натощак и значительная степень ожирения, особенно в области живота (тип «яблоко», но не «груша»). Об этом свидетельствует объем талии больше 102 см у мужчин и 88 см у женщин. Страшно подумать, но приблизительно у трети немцев обхват талии превышает эти достаточно толерантные нормы.
В большинстве случаев невозможно или недостаточно лечить каждый симптом в отдельности, кроме того, участники смертельного квартета взаимно усиливают друг друга. Поэтому врачи ввели понятие метаболического синдрома. И с тех пор лихорадочно ищут в процессе обмена веществ — метаболизме — более глубокую общую причину этого комплекса болезней. Одной из причин почти всегда оказывается нарушение регуляции центров аппетита в мозгу. В гипоталамусе центр регуляции обмена веществ регистрирует такие сигналы, как уровень сахара в крови. Затем посредством медиаторов он определяет, насколько сытыми или голодными мы себя чувствуем и должна ли поджелудочная железа выбросить в кровь инсулин.
Вдобавок жировые клетки живота часто запускают порочный круг, поскольку у страдающих ожирением людей они вырабатывают слишком много подавляющего аппетит медиатора лептина, что постепенно делает мозг невосприимчивым к этому веществу. В результате аппетит растет, а следовательно, увеличивается число жировых клеток.
В качестве самой лучшей профилактики этого массового заболевания эксперты настоятельно рекомендуют больше движения, достаточный и приносящий отдых сон и здоровое питание. Главное здесь — сочетать все эти рекомендации: минимум три-четыре раза в неделю заниматься аэробными видами спорта, например бегать трусцой, ходить пешком или ездить на велосипеде, а также использовать лестницу вместо лифта и пешком ходить на работу. Кроме того, необходимо следить за уровнем употребленных калорий и вредных для здоровья жиров с высоким содержанием насыщенных жирных кислот, а также принять меры по борьбе с бессонницей, если она есть. Все вместе в большинстве случаев удивительно эффективно помогает справиться с излишками жира в области живота, а также — напрямую или опосредованно — с другими участниками смертельного квартета.
Предполагают, что главная причина развития метаболического синдрома — патологически избыточный вес (ожирение, или adipositas). И то и другое — болезни цивилизации в чистом виде. Во всем мире инфаркт миокарда как их естественное следствие уже многие годы — причина смерти номер один. Очевидно, в развитых странах слишком многие люди едят больше, а двигаются меньше, чем нужно.
Смертельная комбинация! Ибо наш обмен веществ все еще слишком сильно ориентирован на каменный век: тогда пищи часто не хватало и людям приходилось преодолевать большие расстояния, чтобы найти что-нибудь съедобное. С точки зрения биологической эволюции, тогда механизм создания резервов в сытые времена был вполне оправдан — ими организм мог воспользоваться в периоды недостаточного питания. Большинство животных и даже растения устроены аналогичным образом. Но при сегодняшнем образе жизни мы быстро заболеваем, если следуем побуждениям жировой ткани и гипоталамуса постоянно пополнять запас энергии.
Правда, видимо, не у всех людей программы обмена веществ, приводящие к болезни, работают с одинаковой интенсивностью. Это зависит, разумеется, от индивидуальных различий в моделях активации генов соответствующих клеток мозга, участвующих в метаболизме органов и жировой ткани. Они, в свою очередь, частично наследуются, а также в значительной степени зафиксированы и эпигенетически.
Многое говорит о том, что эпидемия ожирения, свирепствующая сегодня в западных странах, — следствие характерных изменений второго кода.
Почему одни болеют от того, что укрепляет других
При рождении кожа всех людей содержит одинаковое число потовых желез. Но они не активны и начинают работать лишь спустя приблизительно три года, выделяя тот насыщенный солями секрет, который способствует охлаждению тела. Сколько потовых желез будет функционировать впоследствии, зависит от того, какую температуру кожа воспринимала в первые три месяца жизни.
Так что те, кто вырос в жарком климате, потеют в течение жизни больше, чем люди из холодных регионов мира, — вообще говоря, это очень осмысленный, эпигенетически управляемый механизм адаптации. Однако если чрезмерно заботливые родители в Германии всегда дополнительно отапливают детскую и даже летом одевают своих малышей в свитер и теплые носки, чтобы они никогда не мерзли, то не стоит удивляться, что потом у детей всегда будут ноги «с запашком».
За этим курьезным примером скрывается интереснейшая концепция, а именно — концепция программирования в раннем детстве. Если верить ей, на стадии раннего развития организм проходит несколько критических периодов, когда формируются эпигенетические модели регулирования. Они готовят ребенка к жизни.
Если, например, в утробе матери ребенок получает экстремально мало питания, то обмен веществ эпигенетически настраивается на голодное существование. А когда младенцы и дети уже не голодают и, предположительно даже тогда, когда питаются относительно нормально, они сразу набирают лишний вес. Вследствие этого эпигеном клеток, участвующих в обмене веществ малышей, снова перепрограммируется, и таким образом закладывается основа метаболического синдрома. Точно такая же картина наблюдается у детей, которые сначала не испытывали недостатка в пище, но затем — в утробе матери или в раннем детстве — перекармливались. Их обмен веществ также настраивается на чрезмерное количество еды. Соответствующие клетки программируются таким образом, что постоянно испытывают потребность в добавке. Ребенок, скорее всего, будет и останется толстым.
Британский эпидемиолог Дэвид Баркер в 1990-е годы высказал вызвавшую большой интерес идею о возникновении метаболического синдрома, которую он назвал теорией внутриутробного программирования (developmental origins theory). В ней утверждалось, что основы для развития заболевания формируются в период внутриутробного развития плода. Эта идея получила распространение под названием «гипотеза Баркера». Риск того, что человек будет страдать от ожирения, диабета 2-го типа, гипертонии, а также инфаркта миокарда или инсульта тем больше, чем меньше его вес при рождении. По Баркеру, недостаточное питание в утробе матери ведет к «перманентным изменениям структуры организма, психологии и обмена веществ, которые уже у взрослых вызывают сердечные заболевания и инсульты».
Более двадцати лет назад британский ученый проанализировал огромное количество данных из Англии и Уэльса. При этом он обнаружил, что очень много людей умирало от инфаркта миокарда в тех областях, где за 60 лет до этого регистрировалась повышенная смертность грудных детей. Это происходило обычно вследствие голода. Может быть, инфаркт миокарда был болезнью бедняков? Неужели у детей тех родителей, которым пришлось голодать, мало шансов на здоровую жизнь? Получает ли ребенок той матери, которая во время беременности не голодала, пожизненные преимущества?
Баркер пытался найти ответы на эти вопросы. Он первым обнаружил связь между весом новорожденного и риском развития инфаркта миокарда. В эту концепцию хорошо вписывается картина состояния здоровья людей, родившихся во время или сразу после голодной зимы в Нидерландах. Они отличаются низким ростом, и среди них гораздо выше среднего процент страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями, диабетом и ожирением. Аналогичные результаты были получены в ходе исследований в США, Финляндии и Индии.
О том, что причиной всех этих явлений можно считать раннюю адаптацию второго кода, свидетельствует работа, опубликованная в 2008 году. Бастиан Хейманс, молекулярный эпидемиолог из Лейдена, провел генетический анализ переживших голодную зиму. Даже через шесть десятилетий он обнаружил характерные особенности в модели метилирования ДНК. У 60 испытуемых, матери которых были беременны во время голодной зимы, ген так называемого инсулиноподобного фактора роста 2 (ИФР-2) имел значительно меньше прикрепленных метильных групп, чем у их сестер и братьев того же пола, родившихся раньше или позже. Уже давно известно, что ИФР-2 строго контролируется эпигеномом и в качестве медиатора управляет главными этапами раннего развития организма.
Кроме того, ученые смогли доказать, что недостаточное питание в первые месяцы жизни также повышает риск развития метаболического синдрома или одного из его компонентов. Поэтому они говорят теперь не о фетальном программировании, которое происходит только в утробе матери, а о перинатальном программировании, происходящем в период до, во время и сразу после рождения.
Уже получены первые доказательства, что у людей, которым пришлось голодать в утробе матери или в раннем детстве, возрастает риск развития и других заболеваний, например остеопороза или хронических легочных болезней. Даже начало пубертатного периода и репродуктивная способность человека в дальнейшем, возможно, зависят от импульсов, полученных в перинатальный период.
Разумеется, изменение эпигеномов в критические периоды развития оказывает косвенное воздействие. Разовьется ли болезнь, зависит также от образа жизни в дальнейшем — и наоборот. У того, кто во взрослом состоянии слишком мало двигается, ест слишком много и не заботится о здоровом рационе, всегда существует повышенный риск заполучить одну из болезней цивилизации. С одной стороны, эти факторы напрямую повышают указанный риск, а с другой — нездоровый образ жизни постоянно оказывает негативное влияние на эпигеномы. Если же к измененной программе зародыша и младенца добавляется нездоровый образ жизни, метаболический синдром практически неизбежен.
Помимо этого эпигенетика может объяснить еще один загадочный феномен, касающийся людей в странах с так называемой переходной экономикой: они в большей степени подвержены болезням цивилизации, чем жители уже давно индустриализированных регионов. Их здоровье страдает, даже если они имеют небольшой избыточный вес и не такое высокое давление или уровень сахара в крови, как жители в развитых странах. Это может быть следствием иного перинатального программирования.
Люди, переселившиеся из бедной страны в богатую, скорее заболеют метаболическим синдромом, чем местные жители, ведущие сходный образ жизни. Так что они вдвойне страдают от того, что были запрограммированы на голод в утробе матери и раннем детстве, поскольку их метаболическая и гормональная системы намного более восприимчивы к сомнительным благам западной цивилизации, начиная с высококалорийной пищи и сидячей работы и заканчивая автомобилизированной средой.
Итак, многим странам, которые сегодня стремительными темпами включаются в глобальную экономику, грозят серьезнейшие проблемы в области здравоохранения. Прежде всего в Китае, но также, например, и в Мексике растет настоящая гора болезней, с которой, по словам американского ученого Барри Попкина, обеим странам удастся справиться, только если они уже сейчас начнут осуществлять широкомасштабные программы в области спорта и здорового питания.
Эпигенетики надеются, что в свете новых открытий в медицине общество принципиально изменит свое представление о болезнях. Растущий, сам себя формирующий организм обладает поразительной способностью реагировать на внешние воздействия, запуская механизмы долгосрочной адаптации. В будущем это должно учитываться в профилактике и лечении болезней. Так считает эпидемиолог Дэвид Баркер. «Ортодоксальная точка зрения, что причина сердечно-сосудистых заболеваний — лишь генетические факторы и образ жизни во взрослом возрасте, не привела к удовлетворительной стратегии борьбы с хроническими заболеваниями, — полагает он. — Модель становления хронических болезней в результате индивидуального биологического развития наконец открывает перед нами новые перспективы».
Представляется, что в эмбриональной и детской фазах у каждого органа существует свой собственный критический период развития. Печень, поджелудочная железа, сердце, бронхи, кости, жировая ткань и мышцы в такие периоды особенно активно перестраивают в клетках хроматин и присоединяют к своему геному большое количество метильных групп.
Именно в эти периоды та или иная система, вероятно, очень восприимчива к внешним воздействиям любого рода. Поэтому недостаточное питание может способствовать развитию различных старческих болезней в зависимости от того, когда оно имело место: например, остеопороза — когда формируются кости, диабета 2-го типа — когда развиваются вырабатывающие инсулин клетки поджелудочной железы, инфаркта миокарда — когда формируется сердце, и предположительно даже заболеваний дыхательных путей — когда развиваются бронхи.
Следовательно, в течение достаточно продолжительного времени родители не должны подвергать своих детей экстремальным нагрузкам. Это создаст гармоничную, здоровую среду для созревающих органов. И с помощью второго кода подарит детям очень крепкое здоровье на все последующие годы. Таким людям нездоровый образ жизни принесет сравнительно небольшой вред. Но другие рано или поздно станут роптать на судьбу и задумываться: почему болеют именно они, а не сосед, который гораздо меньше следит за своим питанием, или кузина, которая никогда не занималась спортом и с которой это должно было бы случиться гораздо раньше?
Почему мы все больше толстеем
«Перинатальному программированию выпала роль третьего основополагающего столпа общей патологии», — считает Андреас Плагеманн, руководитель рабочей группы по экспериментальному акушерству в берлинской клинике Шарите. С 2008 года он работает также в лондонском Королевском колледже, где занимает первую в мире должность профессора перинатального программирования.
Если он прав, то в области профилактики болезней намечаются разительные перемены. «Перинатальная медицина, выходящая за рамки акушерства, могла бы стать фактором, определяющим состояние здоровья человека на всю последующую жизнь», — считает Плагеманн и выражает радость, что эпигенетика обеспечивает наконец солидную теоретическую базу для идей его предшественника в Шарите Гюнтера Дёрнера. Уже в начале 1970-х годов Дёрнер создал концепцию, в соответствии с которой в клетках программируется предрасположенность к болезням в ходе биологического развития.
Есть основания полагать, что причину прогрессирующего «ожирения» европейцев и североамериканцев следует искать в условиях жизни до и после рождения. «Набор избыточного веса начинается сегодня уже в утробе матери, — утверждает Плагеманн. — Давно известно, что толстые младенцы становятся также толстыми взрослыми». То, что у полных матерей чаще всего рождаются толстые младенцы, тоже не новость. Это доказано учеными, например, в опытах на животных, где такая закономерность прослеживается вплоть до четвертого поколения. Сравнительно новое открытие состоит в том, что эти закономерности связаны не столько с генетикой, как можно было бы предположить на первый взгляд, сколько с эпигенетикой.
Сегодня очевидно: в нашем обществе становится все больше людей с эпигенетически неверно настроенным обменом веществ, а через свои привычки в еде до, во время и после беременности они передают его детям. Общество движется по порочному кругу, набирая все больше избыточного веса. Часть вины лежит, конечно, и на отцах. Своим питанием и отношением к физической активности они в значительной степени определяют поведение остальных членов семьи.
Если говорить об эпигенетической предрасположенности к ожирению, то, как свидетельствует огромное количество новейших данных, определяющий фактор здесь — быстрая, чрезмерная прибавка в весе перед рождением и в первые годы жизни. Дети, появляющиеся на свет толстыми, получили этот импульс уже в утробе матери. Напротив, многие, родившиеся, например, во время голодной зимы в Нидерландах и в послевоенной Германии, наверстывали упущенное, как только это позволила продовольственная ситуация.
Плагеманн разъясняет, что риск развития ожирения возникает как при недостаточном, так и при избыточном весе новорожденного. Основания для беспокойства существуют, потому что в настоящее время благодаря успехам в области акушерства и лечения детей грудного возраста рождается все больше малышей с недостаточным весом, но прежде всего из-за того, что растет доля новорожденных с избыточной массой тела. Конечно, «вес новорожденного как таковой — еще не фактор риска». Решающее значение имеют «тесно связанные с ним метаболические и гормональные условия развития».
Иначе говоря: если накануне рождения ребенка родители питаются неправильно и недостаточно двигаются или, движимые неправильно понятой заботой, усиленно «откармливают» отпрыска после рождения, они посылают его эпигеномам неверные сигналы. Совершенно независимо от того, потолстеет ли ребенок в результате их стараний, восприимчивость малыша к болезням повысится.
Биологическая судьба предназначила такому человеку обзавестись однажды объемистым животом, с высокой степенью вероятности заболеть диабетом 2-го типа и в более или менее преклонном возрасте умереть от инфаркта или инсульта. «Мы можем только посоветовать всем беременным придерживаться сбалансированного, богатого витаминами питания, как можно реже употреблять такую калорийную пищу, как картофельные чипсы, сладости или фаст-фуд», — предупреждает Кристиан Альбринг, президент Германского объединения врачей-гинекологов.
Конечно, значение имеет не только качество пищи, но и количество. Германское общество питания рекомендует руководствоваться следующим принципом: во время беременности женщины с нормальным весом должны ежедневно потреблять на 200–300 килокалорий больше, чем обычно. Женщинам с избыточным весом рекомендуется похудеть еще до наступления беременности. В зависимости от массы тела женщины к началу беременности рекомендованы различные нормы прибавки веса в последующие девять месяцев: «12,5–18 кг для женщин с весом ниже нормы, 11,5–16 кг для женщин с нормальным весом, 7–11,5 кг для женщин с избыточным весом и не менее 6 кг для женщин, страдающих ожирением».
Однако многие кампании по укреплению здоровья, руководствующиеся благими целями, — например, «Скажи жиру нет!» [9] — ни к чему не приводят, а почти любое успешное снижение веса по медицинским показаниям заканчивается небезызвестным «эффектом йо-йо» [10]. Причина — в неправильной настройке всего организма.
Из ста диабетиков с избыточной массой тела только двоим удается в течение нескольких лет удержаться на достигнутом при снижении уровне веса. Теперь наконец приходит понимание: большинство тучных людей не в состоянии лишь одним усилием воли раз и навсегда перестроить свой режим питания. Их организм следует неверной программе, которую упитанным индивидам тем труднее изменить, чем раньше в их жизни состоялось это перепрограммирование.
Подобные кампании в области здравоохранения, подразумевающие, что люди с избыточным весом находятся в ненадлежащей форме, ставят на них печать и дискриминируют толстяков, подрывая тем самым уверенность в себе и в конце концов провоцируя еще больше набирать вес. Во всяком случае, социологу Фридриху Шорбу из Бременского университета ситуация видится именно так. «Лозунг оздоровительных программ должен в будущем звучать как „Активный и массивный“ или „Мощный и не тощий“, — считает он. — Поскольку физическая нагрузка, здоровое питание и избыточный вес ни в коем случае не должны исключать друг друга».
Спорт становится идеальным средством профилактики именно для людей с лишними килограммами, даже если они из-за своих эпигеномов поначалу совсем не худеют или худеют лишь немного. Тучные, но тренированные люди, которые ежедневно по полчаса занимаются каким-нибудь аэробным видом спорта, значительно меньше рискуют умереть от инфаркта миокарда или инсульта, чем нетренированные худые. Это выяснил специалист по спортивной медицине Майкл Ла-Монте из Института Купера (Даллас, США). А в очень долгосрочной перспективе существует вероятность, что при подобном образе жизни они все-таки модифицируют несколько хвостов гистонов и метильных групп на ДНК своих клеток, участвующих в метаболизме. Таким образом они шаг за шагом продвигаются по долгому, но сравнительно благоприятному пути решения проблемы.
Итак, родители должны насторожиться, если их поначалу худые дети в первые пять или шесть лет жизни вдруг становятся пухленькими. Сразу следует принять меры: как можно чаще заменять водой лимонад, подслащенные детские чаи или калорийные фруктовые соки и ограничить разумными пределами употребление сладостей, переслащенных десертов, фаст-фуда и жирных снэков. Кроме того, следует записать ребенка в спортивную секцию, побольше гулять с ним, резвиться и кататься на велосипеде.
Родителям также необходимо помнить о важности здорового сна. Даже детям в возрасте от пяти до десяти лет требуется 10–12 часов ночного отдыха. В противном случае возрастает риск избыточного веса. Мамы и папы должны обращать внимание на такие нарушения сна, как апноэ. Для апноэ характерен храп каждую ночь — а не только во время простуды — и с задержкой дыхания, что значительно снижает качество сна. Вероятно, тут поможет удаление миндалин, что несколько десятилетий спустя, возможно, предотвратит инфаркт миокарда или инсульт.
Андреас Плагеманн рекомендует еще более раннюю и эффективную профилактику: «Матери должны кормить своих детей грудью, если это возможно». Его группа в результате обследования 100 тысяч человек выявила, что «кормление новорожденных грудным молоком вместо сравнимых по калорийности готовых смесей на 30 % снижает риск ожирения в пожилом возрасте». Таким большим и прочным успехом не может похвастаться ни одна мера профилактики — даже специальные диеты.
Необходимо также ввести для всех беременных обязательный анализ на выявление повышенного уровня сахара в крови. «Только в результате адекватного лечения диабета беременных можно вполовину уменьшить количество младенцев с избыточным весом, а также улучшить состояние их здоровья в последующей жизни», — считает исследователь. В настоящее время в Германии диабет беременных ежегодно диагностируется только у 17,5 тысяч женщин, хотя в действительности он каждый год проявляется примерно у 70 тысяч беременных. Кстати, эффективное лечение сахарного диабета, в данном случае непосредственно вызванного беременностью, снижает не только риск ожирения детей, но и опасность дефектов развития и выкидышей на поздних сроках.
Какая пища полезна
Представляется, что питание в утробе матери перепрограммирует не только обмен веществ. Оно оказывает эпигенетическое влияние на степень риска развития рака. И, наряду с другими факторами, определяет, сможет ли организм самостоятельно противостоять развитию раковых заболеваний.
Новейшая из многочисленных работ, доказывающих это, вышла в декабре 2008 года. Весела Ковачева и ее коллеги из Бостонского университета (США) скармливали беременным крысам разное количество холина. Это вещество содержит очень много метильных групп и поэтому поддерживает ферменты, участвующие в метилировании ДНК. Затем ученые с помощью определенного токсина вызывали у детенышей рак груди. Возбудитель рака был таким сильным, что независимо от режима питания матери заболели 70 % детенышей.
Тем не менее у зверьков, родившихся от матерей с усиленной холиновой диетой, было больше шансов, чем у других. Опухоль у них росла медленнее и была менее агрессивной, так что время их жизни значительно увеличилось. В результате сравнения групп оказалось, что различную активность демонстрировали около 70 генов.
Хуже всего для детенышей с дефицитом холина оказалось следующее: недостаточный запас в материнской крови поставщика метильных групп, который, очевидно, так необходим второму коду, перенастроил их геном на усиление злокачественности. У них была выключена та группа генов, активность которой типична для сравнительно безобидных опухолей. Напротив, другая группа, которая обычно включается при наличии агрессивных раковых клеток, очень активно транслировалась в белки. Между прочим, степень активности обеих групп генов служит для врачей-онкологов фактором, помогающим сделать прогноз о степени агрессивности злокачественной опухоли у человека.
Онколог Рэнди Джертл, проводивший опыты на агути, делает далеко идущие выводы из всех экспериментов и наблюдений последнего времени. «Большинство болезней не возникает внезапно в зрелом возрасте, — полагает он. — Их основа формируется часто уже на ранних стадиях развития непосредственно после зачатия». Никакая другая биологическая структура, кроме эпигенетической системы, не может послужить исчерпывающим объяснением того обстоятельства, что видимые и ощутимые последствия направления, заданного на эмбриональном этапе развития, проявляются лишь спустя почти шесть десятилетий. Как утверждает Рэнди Джертл, метильные группы на ДНК, прочные модификации хроматина и устойчивые изменения в регуляции отдельных микро-РНК — «это микросхемы памяти».
Американский ученый уверен, что влияние эпигенома на наше здоровье гораздо серьезнее, чем предполагалось до сих пор. «Когда-нибудь выяснится, что генетические мутации — лишь вершина айсберга, — говорит он. — Основа большинства болезней — эпигенетика. Так как болезнь вызывается скорее неправильной регуляцией генов, чем их дефектами».
Следовательно, если мы хотим сделать что-то для собственного здоровья и долговременного благополучия своих детей, нам следует позаботиться, чтобы эпигенетическая система по возможности постоянно хорошо работала и получала правильные сигналы. В итоге это означает: мы должны обеспечить себя и детей здоровым питанием, заниматься спортом и создавать благоприятную жизненную среду, дающую чувство защищенности.
Эти рекомендации можно повторять беспрерывно, считает Рэнди Джертл. К сожалению, пока невозможно сформулировать более конкретные предложения по специальной эпигенетической профилактике. В этом направлении ведется работа, но необходимо еще несколько лет интенсивных исследований. «Прежде всего нужно доказать, что в человеческом организме происходят процессы, аналогичные тем, что мы наблюдаем у мышей и крыс», — поясняет ученый.
Взаимосвязь между сбалансированным, богатым витаминами питанием и реакциями эпигенетической системы доказана наукой наиболее убедительно. Опыты Рэнди Джертла на агути показали, например, насколько важно содержание в пище таких поставщиков метиловых групп, как метионин, бетаин и холин. Мы должны также постоянно получать с пищей витамин В12, фолиевую кислоту и цинк. Они транспортируют метильные группы по организму или помогают устанавливать биохимические задвижки на ДНК.
Питание и многие другие внешние факторы, по словам Рэнди Джертла, «оказывают наиболее эффективное воздействие на эпигеном в самом раннем возрасте, но этот процесс продолжается и в последующей жизни».
Совершенно очевидно, что дефицит веществ, которые необходимы второму коду в эмбриональной фазе развития, с более или менее серьезными последствиями препятствует нормальной коммуникации клеток с окружающей средой в любой период жизни. О том же свидетельствуют результаты анализа эпигеномов однояйцевых близнецов разного возраста.
Однако не стоит впадать в панику только потому, что вы недавно побывали в ресторане быстрого питания, даже если вы родители, планирующие или ожидающие рождение ребенка. Лишенная витаминов и богатая жирами пища просто не должна быть повседневной. Если вы, как правило, употребляете нормальную здоровую пищу, в ваш организм попадает достаточно эпигенетически важных веществ. Еда должна быть свежей и разнообразной, а также содержать много фруктов и овощей. Это лучше, чем любые витаминные препараты, а кроме того, в таком случае препараты уже не нужны.
Холин, например, содержится в яйцах, соевых бобах, арахисе и салате. Аминокислота метионин есть в брокколи, тофу, чесноке, шпинате, яйцах, цельнозерновом хлебе, бразильских орехах, рисе и зеленом горошке, а также в рыбе, говядине или курятине. Фолиевой кислотой богаты зародыши пшеничного зерна, свекла, зеленые листовые овощи, брокколи, цельнозерновой хлеб, помидоры, морковь, спаржа, горошек, зеленая фасоль, яичный желток и овощи. Достаточное количество витамина В12 мы получаем, когда едим рыбу, мясо или любые молочные продукты. А вот в овощах и фруктах его почти нет.
Итак, существует множество продуктов, которые поддерживают нормальную работу эпигенома. Только строгие вегетарианцы, которые не едят ни мяса, ни продуктов животного происхождения, могут испытывать дефицит витамина В12 и в случае подозрения на таковой должны обратиться к своему врачу с просьбой провести анализ крови. Если содержание этого витамина у них в крови ниже нормы, им придется восполнять его с помощью таблеток. А беременные женщины ввиду описанных обстоятельств должны принимать препараты фолиевой кислоты.
Эпигенетическая диета: соя, куркума, зеленый чай
Абсолютными фаворитами эпигенетического меню считаются сегодня зеленый чай, куркума и все соевые продукты. Доказано, что они воздействуют на систему ферментов эпигенома и вследствие этого, по крайней мере теоретически, обладают потенциалом модифицировать второй код в наших клетках.
Например, о зеленом чае давно известно, что у экспериментальных животных он может замедлить рост некоторых видов рака, прежде всего рака желудка и пищевода. Считается, что одна из причин — наличие в его составе вещества под названием «галлат эпигаллокатехина» (EGCG). Например, Минчжу Фан вместе с коллегами из Рутгерского университета в Нью-Джерси (США) обнаружили, что это вещество блокирует ДНК-метилтрансферазы в раковых клетках, то есть тот самый фермент, который прикрепляет метильные группы к ДНК.
Возможно, зеленый чай активизирует так называемые гены-супрессоры опухоли, или антионкогены. Это могло бы помочь в профилактике онкологических заболеваний, поскольку продукты антионкогенов защищают здоровые клетки от перерождения, а в злокачественных клетках антионкогены обычно отключены в результате ДНК-метилирования.
Однако те раковые больные, которые уже проходят лечение, должны проявлять осторожность. Ученые из группы под руководством Анкус Голден из Лос-Анджелеса опубликовали в январе 2009 года работу, свидетельствующую, что вещества, входящие в состав зеленого чая, могут нейтрализовать действие противоопухолевого средства бортезомиб и родственных ему препаратов. Они применяются в лечении множественной миеломы. Однако на другие медикаменты этот эффект не распространяется. Поэтому онкологи рекомендуют пациентам обязательно согласовывать самолечение зеленым чаем со своими врачами. Общий принцип таков: природные соединения, которые оказывают на организм терапевтическое воздействие, аналогичное медикаментозному, обладают, естественно, аналогичным потенциалом побочных действий. Именно тяжелобольные никогда не должны принимать такие препараты, не поставив в известность врача.
Считается, что куркума тоже изменяет эпигеном. Эта ярко-желтая приправа производится из высушенного корня одноименного индийского растения, и именно она придает карри столь характерный цвет. Куркумин, основной компонент приправы, воздействует на белки, называемые гистонами, которые в зависимости от того, какие химические группы сидят у них на хвосте, подобно кабельным катушкам более или менее туго наматывают на себя нить ДНК. За последние годы это наблюдение было сделано одновременно несколькими исследовательскими группами.
В Азии издавна считалось, что куркума оказывает особое воздействие на человеческий организм. В индийской системе врачевания Аюрведе она используется уже четыре тысячи лет и считается противовоспалительным и тонизирующим средством. Это, конечно, не может заменить доказательные исследования, которых требует современная, базирующаяся на статистике медицина. Поэтому сегодня фармакологи всего мира изучают биохимические сигналы, которые куркумин посылает организму. Они надеются таким образом найти новые отправные точки для создания многообещающего противоракового средства.
И действительно, уже получены первые свидетельства, что куркумин, по крайней мере в пробирке, активизирует ферменты, которые дают команду гистонам открыть для считывания защищающие от рака гены на определенных участках ДНК.
Разумеется, было бы преждевременно зачислять куркуму или зеленый чай в разряд лекарственных препаратов. Действенность этих веществ для человеческого организма пока не доказана. И даже если они оказывают определенное воздействие, то предположительно лишь в очень высокой концентрации. Более вероятным представляется появление синтетических средств, имеющих аналогичный механизм действия.
Соя — третий продукт в этой компании вновь открытых эпигенетических средств. Она содержит генистеин, вещество, относящееся к группе фитоэстрогенов. Это растительное соединение, которое выглядит и действует как женский половой гормон эстроген. Поэтому в очень большом количестве генистеин даже считается токсином. Доказано, что он может снижать репродуктивную способность мужчин и женщин.
Но возможно, это соединение обладает способностью защищать от рака и ожирения. Специалисты уже давно выдвинули предположение, что употребление в пищу большого количества сои в Восточной Азии дает ответ сразу на две загадки: почему жители Японии, Кореи или Китая намного реже, чем жители западных стран, страдают от рака и ожирения со всеми сопутствующими заболеваниями? И почему этот феномен не наблюдается у многих азиатских семей, которые эмигрировали, например, в США?
Теперь «соевый тезис» нашел убедительное подкрепление в эпигенетике. Ибо ученые обнаружили, что генистеин тоже изменяет второй код. Подобно фолиевой кислоте со товарищи, наиболее устойчивый эффект соя дает в период внутриутробного развития. Генистеин присоединяется к участкам прикрепления эстрогена, что, в свою очередь, способствует модификации некоторых белков-«барабанов» в клеточных ядрах. Вследствие этого метильные группы часто присоединяются к ДНК и заставляют гены надолго замолчать. Теоретически этот механизм отключает гены, активность которых в долгосрочной перспективе приводит к заболеванию. Это может на всю жизнь обеспечить людям защиту от рака, избыточного веса и любых сердечно-сосудистых заболеваний.
Признаю: эта цепь биохимических реакций на первый взгляд кажется умозрительной. Кроме того, можно предположить, что генистеин выключает также и «хорошие» гены. Но тем не менее теория эта работает на практике. Группа Рэнди Джертла повторила на желтых агути опыты, в результате которых ранее была доказана защитная функция фолиевой кислоты. На этот раз ученые из Дарема под руководством докторанта Даны Долиной добавили в корм беременных агути только дополнительную порцию генистеина. Тем не менее результаты оказались такими же, как и в предыдущих опытах.
Снова детеныши, матери которых получали специальный корм, были бурыми и поджарыми, а в течение жизни редко болели раком и диабетом. И снова ученые обнаружили на соответствующих участках ДНК метильные группы, которые отключали дефектный ген агути и, по всей вероятности, приводили к желаемым результатам.
Что особенно убеждает: для достижения этого эффекта оказалось достаточно примерно столько же генистеина, сколько в азиатских странах люди ежедневно потребляют в пищу с соевыми продуктами. Как отмечает Рэнди Джертл, это объясняет не только давно известный феномен, что лабораторные крысы реже страдают сердечными заболеваниями, если их матери употребляли много сои. «Если результаты подтвердятся и на людях, это объяснит, почему ожирение и рак в азиатских странах встречаются реже, чем в США или Европе», — добавляет ученый. Но пока обнаружить решающую связь между модельной системой «Агути» и человеком не удалось.
Руки прочь от пластиковых бутылок
В свете представленных выше работ Рэнди Джертла вряд ли кто-то усомнится в том, что он умный человек с тонким чутьем на научные тенденции. Когда Нора Волков, одна из ведущих исследователей наркомании, выдвигала его кандидатуру на звание «Человек года 2007» в журнале «Тайм», она обосновала свое предложение в восторженных выражениях: «Его новаторские работы раскрыли перед нами необъятный мир новых возможностей, в котором ген больше не воспринимается как неумолимый приговор, а скорее оказывается точкой взаимодействия с окружающей средой, при помощи которой геном может изменяться».
Однако эти открытия не принесли ученому из Дарема быстрого обогащения. Не существует «пилюль Рэнди Джертла», содержащих все пищевые добавки, которые оказались так полезны лабораторным мышам, да и «эпигенетический чудо-порошок для будущих матерей», который следует подмешивать в пищу ради блага своих будущих детей, тоже еще не создан.
Я интересуюсь, почему он не рекламирует свои открытия. Может, надеется, что способствовал более сознательному отношению людей к своему питанию и в ближайшем будущем будут созданы дотированные государством эпигенетические программы питания для беременных? «Вы мечтатель, — отвечает он задумчиво, — я же, напротив, пессимист».
Большинство людей не очень любят, когда им диктуют, что они должны есть, — и это, вероятно, к лучшему.
Пока что не известно: а вдруг усиленная «метилирующая диета» принесет какой-нибудь вред? Никто до сих пор не смог доказать, что излишек фолиевой кислоты или генистеина не приведет к отключению полезных генов, активность которых защищает нас, например, от рака. «Это может иметь значение именно для пожилых людей», — добавляет ученый.
Тогда пилюли с ударной дозой этих веществ могут добиться прямо противоположного эффекта: они сделают нас в долгосрочной перспективе куда болезненней, чем мы были до этого. В ходе своих опытов Рэнди Джертл не обнаружил признаков такого воздействия, однако теоретически их исключать нельзя. Исследователь с самого начала обращал внимание на то, что результаты его опытов можно интерпретировать, например, и как аргумент против чрезмерного употребления беременными фолиевой кислоты.
И действительно, аллерголог Джон Холлингсуорт, который, как и Рэнди Джертл, работает в Дюкском университете, установил, что пищевые добавки, идущие на пользу агути, другим животным могут навредить. Ученый проверил это на беременных мышах, которые вследствие генетической предрасположенности особенно часто болели аллергической астмой. У их детенышей, унаследовавших эту склонность, усиленное потребление фолиевой кислоты перепрограммировало второй код таким образом, что они страдали от астмы больше, чем мыши, получавшие обычный корм.
Краткий вывод Рэнди Джертла: не стоит перебарщивать, «главное — правильная доза». Слишком мало фолиевой кислоты, генистеина или холина — определенно плохо, слишком много — вероятно, тоже. Поэтому витаминные препараты в высоких дозах принимать как раз не рекомендуется. Ученый так же критически относится к обязательному обогащению американской и канадской муки фолиевой кислотой. Люди, у которых метаболические процессы недостаточно эффективно расщепляют этот витамин, возможно, накапливают слишком большое его количество. «Оптимальная доза индивидуальна», — добавляет Джертл. Его коллега Джон Холлингсуорт высказывает предположение, что употребление беременными женщинами фолиевой кислоты в больших количествах — возможно, причина нынешнего роста заболеваемости астмой среди детей.
Тем не менее ученые не собираются отказываться от фолиевой кислоты как необходимой пищевой добавки для беременных. В соответствии с нынешним уровнем знаний, считает Рэнди Джертл, польза от нее перевешивает.
В ином отношении ситуация сегодня значительно яснее. Существуют токсины, которые однозначно вредны для эпигенома, по крайней мере на этапе раннего развития, и всем настоятельно рекомендуется отказаться от них. В этой связи уже упоминались никотин и алкоголь. Даже кофеин, если матери употребляют его в слишком больших количествах, повышает риск нарушений роста еще не родившегося ребенка, к тому же малыш может появиться на свет с недостаточным весом. Таков вывод обследования 2635 будущих матерей, проведенного британской исследовательской группой международной благотворительной организации «Кооперативное общество по повсеместному оказанию американской помощи».
На основании этих данных беременным женщинам рекомендуется употреблять ежедневно не более 200 миллиграммов кофеина. Они содержатся в двух чашках кофе или в трех-четырех чашках чая. И даже этого может оказаться слишком много. Если верить результатам новейшего исследования на мышах, вполне вероятно, что на ранних сроках беременности вред эмбриону наносят уже одна-две чашки кофе в день.
Значительные модификации эпигенома может также вызвать запрещенный в Германии пестицид винклозолин. Во всяком случае, в США это убедительный аргумент в пользу биопродуктов, не подвергавшихся химической обработке. Еще большее беспокойство эпигенетиков вызывает очень распространенное соединение, которое содержится, например, в пластиковых бутылках и во внутреннем покрытии жестяных консервных банок, — бисфенол-А.
Это основное вещество, содержащееся в поликарбонатах всех типов, в небольших количествах переходит из готового полимера в продукты питания. До сих пор оно считалось неядовитым. Европейский комитет по безопасности пищевых продуктов, например, оценивает количество этого вещества, которое мы получаем с пищей, как незначительное. Но, по словам эссенского генетика Бернхарда Хорстхемке, общепринятые анализы на канцерогенность не учитывают такие эпигенетические модификации, как прикрепление метильных групп или его предотвращение: «проблема заключается в методике». Необходимо разработать тест, который учитывал бы эпигенетическое воздействие.
Во всяком случае, доказано, что бисфенол-А оказывает действие, аналогичное гормональному, и прежде всего повсюду препятствует метилированию ДНК. Это может, по крайней мере теоретически, представлять большую опасность для здоровья. Дана Долиной и ее коллеги уже показали, что желтые агути, которые в утробе матери подверглись воздействию бисфенола-А, позднее становились особенно желтыми, толстыми и болезненными.
Однако это можно довольно легко скомпенсировать при помощи фолиевой кислоты, холина или генистеина, что еще раз демонстрирует невероятный потенциал «метилирующей диеты». Но Рэнди Джертл предупреждает: если бы его спросили, что он посоветует беременной женщине на основании своего опыта как токсиколога и эпигенетика, он порекомендует «в первую очередь не притрагиваться к напиткам из пластиковых бутылок». Хотя пока это всего лишь мера предосторожности, поскольку и в этом вопросе еще неясно, можно ли однозначные результаты опытов на животных переносить на человека.
Между тем бисфенол-А содержится почти во всем, от него практически некуда деться. Поэтому новые данные — по меньшей мере еще один аргумент в пользу здорового питания, чтобы таким образом обеспечить организм достаточным количеством всех тех микроэлементов и витаминов, которые способствуют поддержанию процесса метилирования. Ибо «метилирующая диета», по всей видимости, стимулирует процессы, прямо противоположные тем, которые запускает бисфенол-А. То есть она действует как эпигенетическое противоядие: компонент полимеров в этом случае теряет способность сокращать число существующих в организме свободных метильных групп и подавлять ферменты, прикрепляющие эти группы к ДНК.
Сам Джертл старается избегать пластика, насколько это возможно. Он видел слишком много данных, свидетельствующих о том, как сильно бисфенол-А меняет уровень метилирования в клетках. «Для меня это означает: не пить лимонад или содовую, поскольку они продаются только в пластиковых бутылках, и никогда не есть продукты из жестяных банок, так как на их внутренней поверхности всегда есть полимерный слой», — говорит ученый. Пищевые добавки для профилактики он, напротив, не принимает. По его словам, сбалансированного питания, включающего свежие продукты, вполне достаточно. «Почаще есть тофу — хорошая идея, но я никогда не стал бы глотать генистеин в таблетках».
При помощи своих исследований он в первую очередь стремится убедить как можно больше людей в том, что, если они станут тщательнее заботиться о своем здоровье, это перенастроит их клеточную память в положительную сторону. «Сейчас мы наконец отважились на скачок от мыши к человеку и ищем совершенно конкретные человеческие гены, которые повышают предрасположенность к той или иной болезни, если были запрограммированы эпигенетически неправильно», — сообщает ученый.
Рэнди Джертл надеется обнаружить их через несколько лет. Вот тогда, как абсолютно убежден эпигенетик, люди наконец поймут, что все полученные до сих пор знания о втором коде касаются не только мышей, овец или крыс, но совершенно непосредственно и неизбежно их самих. Скептически настроенный токсиколог и онколог внезапно заговорил по-настоящему оптимистичным тоном.