Умный ген. Какая еда нужна нашей ДНК - Кэтрин Шэнахан

То, как люди живут, их образ жизни – это все действует не только на них, но и по принципу домино может передаться их детям и внукам»28.

Больше всего меня восхищает интеллектуальность системы. Наши гены словно научились вести записи, напоминать себе, что делать с различными питательными веществами, которые они получают. Вот как это делается. Давайте представим, что ген, отвечающий за строительство костей, помечен двумя эпигенетическими маркерами: один связывается с витамином D, другой – с кальцием. Теперь давайте представим, что когда витамин D и кальций одновременно связываются с соответствующими маркерами, ген разворачивается и может экспрессировать. Если кальция и витамина D нет, то ген остается спящим, и костей строится меньше. Эпигенетические регуляторные метки, по сути, служат записками-напоминалками: Когда у тебя в распоряжении много витамина D и кальция, то сделай побольше белка для строительства костей, который ты кодируешь. И – вуаля, ваши кости постепенно становятся сильнее и длиннее! Это на самом деле очень элегантная конструкция.

Конечно, ДНК не «знает», чем занимается конкретный ген. Она даже не знает, для чего нужны питательные вещества, с которыми она контактирует. С помощью механизмов, которые пока еще не до конца понятны, ДНК была в прошлом запрограммирована эпигенетическими маркерами, которые умеют включать или выключать отдельные участки ДНК, реагируя на определенные питательные вещества. Вся система программирования «заточена» под изменения; впрочем, эти маркеры могут отсоединиться или быть удалены, и генетический мозг забудет, по крайней мере, на время, информацию, которую в него запрограммировали.

Почему ДНК забывает?

Недавние открытия показывают, что, подобно многим людям, ДНК с годами становится забывчивой.

Один из самых хорошо изученных факторов риска для расстройства развития мозга у детей – это возраст отца. Все яйцеклетки, содержащиеся в яичниках женщины, создаются еще до ее рождения, а вот у мужчин постоянно вырабатываются все новые «партии» сперматозоидов, начиная с подросткового возраста. В период полового созревания сперматогонии (предшественники полнофункциональных сперматозоидов) начинают делиться примерно по двадцать три раза в год. Каждое деление – важнейший процесс: нужно в точности повторить не только все три миллиарда букв кода ДНК, но и все эпигенетические закладки, которые помогут этой ДНК «вспомнить», какие гены включать или выключать, реагируя на сигналы от питательных веществ и гормонов – иными словами, набор скоординированных функций, который необходим для оптимального роста и здоровья в течение всей жизни будущего ребенка.

Многочисленные ферменты играют роль «редакторов» и «корректоров» и гарантируют почти идеальную точность копирования ДНК, но вот с эпигенетическими закладками все не так радужно29. Это говорит нам о том, что факторы окружающей среды на момент размножения намного больше влияют на точность передачи эпигенетических маркеров, а не на мутации ДНК – по крайней мере, так утверждают новейшие исследования30. Иными словами, если у мужчины нет нормального «сырья» для производства эпигенетических закладок, то эти закладки во время производства свежей партии спермы не передадутся. К сожалению, неисправленные ошибки с возрастом накапливаются. Неврологические расстройства вроде аутизма, биполярного синдрома и шизофрении, как обнаружилось, чаще встречаются у детей немолодых мужчин, у которых больше ненормальных эпигенетических закладок31.

Но на геномную память влияет не только возраст мужчины, но и то, насколько хорошо он за собой ухаживает. Я считаю, что даже немолодые мужчины могут значительно повысить вероятность рождения здоровых детей, если они будут поддерживать свои фабрики спермы в яичках хорошим питанием – это отличная стратегия обеспечения качества на сперматозоидном конвейере.

В 2014 году генетики, работавшие вместе с нью-йоркским Медицинским колледжем имени Альберта Эйнштейна, нашли доказательства того, что низкий уровень определенных питательных веществ действительно способствует накоплению этих ошибок копирования. Фолиевая кислота, витамин В12 и ряд незаменимых аминокислот используются для разновидности эпигенетического букмаркинга, называемого метилированием. Недостаток любого из этих важных питательных веществ приводит к недостаточному метилированию, и могут исчезнуть важные «закладки». Исследование показало, что голые, неметилированные участки появляются практически всегда в отдаленных районах гена, где ДНК сильно скручена, так что метилирующим веществам труднее туда проникнуть32. Если это действительно так, то получается, что если мужчина оптимизирует свой рацион питания, то, по сути, предотвратит подобные ошибки копирования и связанные с ними болезни.

Хорошее питание может исправить некоторые эпигенетические ошибки

Я только что показала вам доказательства предположения, что хорошая диета может помочь предотвратить эпигенетические ошибки, приводящие к перманентным мутациям. Но может ли диета исправить прежние ошибки до того, как они выйдут на уровень мутации? Иными словами, может ли хорошее питание помочь вашим генам вернуться к более ранней адаптивной стратегии, не дав неудачной стратегии навсегда вписать себя в генетическую летопись в виде мутации?

Два нижеприведенных исследования показывают, как стратегию, связанную с предрасположенностью к лишнему весу, можно включить или выключить, модулируя питание в утробе.

В исследовании 2010 года, в котором рассматривалось, как плохое питание матери и ее лишний вес влияет на следующие поколения, ученые сделали вывод: «Плохое питание в утробе может вносить немалый вклад в нынешний цикл ожирения»33. В статье показали, что дети, родившиеся у матерей с лишним весом, эпигенетически запрограммированы на нездоровое наращивание жировой ткани. Это говорит о том, что миллионы неправильно питающихся мам, сами того не подозревая, программируют своих детей на жизнь с ожирением, а потом эта предрасположенность к лишним килограммам передается еще и детям этого ребенка.

Неужели достаточно, чтобы одна мама плохо питалась, чтобы приговорить все последующие поколения к ожирению? А вот здесь нас ждет хорошая новость. Плохое питание может привести к проявлению нежелательных свойств, а вот хорошее питание может заставить эпигенетическую систему адаптации вернуться к более ранней стратегии, подходящей для более оптимальной питательной среды.

Некоторые классические эпигенетические исследования показывают, что забытые стратегии можно вспомнить – по крайней мере, в некоторых обстоятельствах, – если дать генам поддержку посредством питательных веществ. Вот почему я считаю, что все мы в потенциале можем быть победителями генетической лотереи – или, по крайней мере, стать родителями таких победителей: забывчивый геном можно заново научить потерянным навыкам.

Второе исследование показывает, что оптимизация питания в утробе может оказать противоположный эффект – убедить эпигеном отказаться от стратегии набора веса и выбрать вместо нее стратегию, обеспечивающую оптимальное строение тела. Доктор Рэнди Джертл из Университета Дьюка в Дарэме, штат Северная Каролина, изучал воздействие укрепляющих питательных веществ на агути, породу мышей, известную своим желтым цветом и предрасположенностью к развитию сильного ожирения, за которым следует диабет. Начав с самки агути, которую ранее кормили обычным кормом для мышей, он стал давать ей специально разработанный корм с витамином В12, фолиевой кислотой, холином и бетаином, после чего случил ее с самцом. Вместо того, чтобы родить только толстых, нездоровых малышей с желтой шерстью, как раньше, на этот раз самка принесла в помете и несколько здоровых коричневых мышат, которые развивались нормально34. Это исследование можно толковать так: у регуляторной ДНК породы агути, по сути, поврежден «мозг» – скорее всего, какими-то травмами, полученными породой в прошлом. В результате хромосомы агути, в отличие от хромосом других мышей, обычно не могут создать здоровое, нормальное потомство. В этом исследовании ученые смогли вылечить геном агути, бомбардировав спящие гены таким потоком питательных веществ, что они проснулись и перепрограммировали себя для лучшей работы.