Антивозрастная медицина. Современная энциклопедия Фефилова Инга

Вспоминаем старое и узнаем новое. Генетика сегодня

Почему одни болеют часто и подолгу, а другие знакомы исключительно со стоматологом и не знают лекарств, кроме витаминов? Почему одинаковые усилия косметологов в разных случаях различаются по эффективности? Почему только 7 курильщиков из 100 умирают от рака легких? Почему одни полны сил и радуются жизни, а другие быстро стареют? Кто пополняет отряд долгожителей?

Возможность выявить предрасположенность к заболеваниям задолго до их появления появилась благодаря развитию «новой» генетики, которая стала революцией в современной медицине.

Ни один человек не является точной копией другого, ни один организм не функционирует точно так же, как другой. Разница в том, как мы реагируем на факторы риска и чем болеем, во многом объясняется индивидуальными генетическими особенностями.

Сегодня река генетики течет двумя потоками:

• классическая, или «старая», генетика, изучающая моногенные (один ген – одна болезнь) изменения в организме, называемые мутациями, и тяжелые наследственные заболевания;

• генетика взаимодействий, или «новая», генетика, изучающая взаимовлияние генов и факторов внешней среды – экогенетика, взаимовлияние генов и пищевых продуктов – нутригенетика, взаимовлияние генов и лекарственных средств – фармагенетика и т. д.

«Новая» генетика родилась в апреле 2003 года, когда был опубликован окончательный вариант расшифрованного генома человека. Это стало революцией в современной медицине, потому что появилась возможность выявить предрасположенность к заболеваниям задолго до их появления. Работы по дальнейшему изучению тонкой молекулярной структуры генома человека активно продолжаются и по сей день.

Понятия, которыми оперируют оба направления генетики, отличаются друг от друга по своему содержанию, что зачастую приводит к недоразумениям. Поэтому если мы хотим понять, что такое «новая» генетика, то сначала нам придется получить некоторое представление о генетике и генах.

Термин «геном» был предложен немецким ученым Г. Винклером в 1920 году. В настоящее время этот термин широко используется для обозначения всего наследственного материала клетки, содержащего весь объем информации, необходимой для развития организма, его существования в определенных условиях среды, эволюции и передачи всех наследственных свойств в ряду поколений. Наука, изучающая молекулярную структуру и функции геномов живых организмов, получила название «геномика».

Главным кодом подавляющего большинства жизненных форм на земле, от бактерий до слонов, является ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) – знаменитая «нить жизни», двуспиральная структура которой была гениально предсказана в работе нобелевских лауреатов Джеймса Уотсона и Фрэнсиса Крика еще в 1953 году. Фрагменты нити ДНК и являются тем, что называется генами, т. е. участками генома, кодирующими все белки организма.

ДНК является фундаментальным источником информации. Благодаря ДНК каждая наша клетка знает все необходимое для развития и существования организма. Хранится эта информация в полном наборе генов организма – геноме. В молекулярном аспекте геном – это две равноценные цепочки ДНК (по одной от папы и мамы), свернутые в двойную спираль.

Необходимо контролировать внутренние и внешние факторы, влияющие на проявление генов.

Нить ДНК разделена на 23 фрагмента неравной длины – хромосомы. Это «адрес» гена. Когда генетики хотят внести ясность, они говорят, что такой-то ген лежит на плече такой-то хромосомы. Каждая хромосома содержит множество генов, отвечающих за выработку различных белков (ферментов, гормонов и т. д.).

Совокупность огромного количества генов, счастливыми обладателями которых мы с вами являемся, выполняет всего две задачи: копирование самих себя и влияние на фенотипы, т. е. совокупность характеристик, присущих человеку.

В широком смысле термин «фенотип» обозначает всю совокупность проявлений генотипа (общий облик организма), а в узком – отдельные признаки (фены), контролируемые определенными генами.

Аббревиатура ДНК сегодня встречается на каждом шагу и далеко ушла за рамки биологии. Кремы, духи, детективы… – двойная спираль набирает обороты.

Итак:

• в теле человека имеется 75–100 триллионов клеток;

• в каждой клетке содержится полный геном человека;

• полный геном человека насчитывает свыше 30 тысяч генов;

• в каждой клетке имеется 23 пары хромосом, определяющих «адрес» гена;

• в определенной клетке «включаются» (экспрессируются) определенные гены;

• включение (экспрессия) гена зависит от воздействия внутренних и внешних факторов;

• экспрессия гена ведет к синтезу одноименного белка (фермента, гормона, рецептора);

• синтез белка определяет осуществление конкретной функции.

Все не так уж и сложно: фактор «включения» – активация (экспрессия) гена – синтез продукта гена: фермента, гормона – и далее – выполнение функции. Ситуацию отягощают межгенные взаимодействия и влияние факторов внешней среды. Но про это несколько позднее.

Попробуем проиллюстрировать «простую» формулу на примере метаболизма алкоголя. Если мы пьем горькую (ну, или сладкую), то в результате активируется (экспрессируется) ген ADH-2 – любой ген, как и человек, имеет имя. Это приводит к синтезу соответствующего фермента алкогольдегидрогеназы (АДГ). Фермент алкогольдегидрогеназа вырабатывается в клетках печени и контролирует распад этанола, тем самым удаляя спирт из крови.

Если мы употребляем алкоголь в больших количествах, клетки нашей печени увеличивают объемы производимой ею АДГ. Когда же мы перестаем алкоголизироваться, печень вырабатывает меньшие количества белка. В этом и заключается одна из причин, по которой регулярно пьющие люди реагируют на воздействие алкоголя не столь очевидно, как пьющие редко. Чем чаще мы пьем спиртное, тем больше белка АДГ вырабатывает печень (до границы истощения – но это уже совсем другая история).

Обращаю ваше внимание, что экспрессия гена АДГ:

• зависит от активности воздействия внешнего фактора (алкоголя);

• вызывает синтез вполне определенного фермента – алкогольдегидрогеназы, а не чего-то другого;

• синтез фермента алкогольдегидрогеназы происходит в клетках печени, где, несмотря на присутствие полного генома, никогда не активируются гены, от которых зависит, например, рост зубов.

Как вам зубастая печень?

Как невозможно найти две пары совершенно одинаковых глаз, так невозможно одинаково изменяться во времени.

О том, кто виноват. Полиморфные гены

Что значит «я»? «Я» бывают разные!

Правила жизни Винни-Пуха и Алана Александра Милна

Более 97 % генов людей практически одинаковы. Оставшиеся проценты определяют нашу индивидуальность: как невозможно найти две пары совершенно одинаковых глаз, так невозможно одинаково изменяться во времени. Выраженные популяционные, этнические и, главное, индивидуальные различия геномов обусловлены различными генетическими полиморфизмами (poly – много, morpho – форма).

Полиморфизмы – это феномен существования вариаций генов, модификации ДНК, определяющие генетическое разнообразие. Каждый человек имеет неповторимый наследственный отпечаток, характерные только для него особенности организма: биохимическую индивидуальность, влияющую на обмен веществ и усвоение пищи, адаптационные возможности в условиях действия повреждающих факторов внешней среды, физических нагрузок и стрессов. Генетическими вариациями определяется и тот давно известный факт, что все люди существенно отличаются друг от друга индивидуальными реакциями на внешние агенты, инфекции, пищевые продукты, на действие токсинов и лекарственных препаратов. Мы отличаемся не только внешне, но и по своим внутренним – биохимическим, физиологическим и психологическим – характеристикам, составляющим фенотип каждого человека, который является продолжением индивидуальных генетических особенностей, реализованных при определенных условиях среды.

Наследственная информация, содержащаяся в генах, определяет все внешние и внутренние признаки организма.

Так, «неправильные» привычки быстрее формируются у людей с вариантной формой гена рецептора серотонина. Серотонин является одним из наиболее важных нейромодуляторов центральной нервной системы. Он связан с эмоциональным состоянием, половым поведением, суточными ритмами, поддержанием температуры тела, восприятием боли и другими процессами, которые контролирует мозг.

Изменение чувствительности рецепторов в результате имеющегося полиморфизма может провоцировать ощущение недостатка положительных эмоций, состояние неудовлетворенности и на клиническом уровне способствовать формированию психологической зависимости от привычных интоксикаций: чрезмерной еды, выпивки, курения и т. д. Но поведение, характеризующееся привыканием к чему-либо, связано как с полиморфными эффектами наших генов, так и с факторами окружающей среды. Ключевую роль играет взаимодействие двух причин. Поэтому не менее важно присутствие внешнего фактора, а именно этих самых привычных интоксикаций. Ситуацию возможно эффективно контролировать с помощью диетической коррекции, изменения образа жизни и применения микронутриентов.

Итак, мы поняли, что полиморфизм – это феномен существования вариаций генов, определяющих генетическое разнообразие. Полиморфизм – понятие, которым оперирует «новая» генетика. Основной термин «старой» генетики – мутация.

Таблица 8

Различия между мутациями и полиморфизмом скорее количественные, чем качественные: в отличие от мутаций, полиморфизмы встречаются гораздо чаще.

Другое, еще менее очевидное отличие мутаций от полиморфизмов относится к их влиянию на функции гена. Обычно полиморфизмы не нарушают активности (экспрессии) генов, но приводят к появлению белков с несколько измененными физико-химическими свойствами. Напротив, мутации, как правило, выключают работу гена, что ведет к снижению синтеза его белкового продукта («минус эффект»), или к его избытку («плюс эффект»), или к появлению аномального белка. Следствием чего являются те или иные тяжелые наследственные болезни, часто не совместимые с жизнью. Наличие мутации приводит к патологическим изменениям.

В отличие от мутаций полиморфизмы, обусловленные наследственными факторами, развившимися в ходе эволюции, проявляют себя менее очевидно. Они приводят к тому, что организм становится более предрасположенным к развитию одних заболеваний и резистентным к возникновению других. Врачам хорошо известны семьи, предрасположенные к атеросклерозу, диабету, заболеваниям сердца, легких, почек, психическим отклонениям, с высокой склонностью к онкологическим и аллергическим заболеваниям.

Генетический полиморфизм далеко не всегда является нейтральным, так как приводит к появлению белковых продуктов с измененными физико-химическими свойствами и параметрами функциональной активности. Каждый человек со своим индивидуальным набором модифицированных генов в чем-то неизбежно выигрывает, а в чем-то – проигрывает, хотя все довольно относительно. Изменения функции могут быть выгодными для организма, нейтральными или слабо отрицательными, отрицательными, выгодными при одних условиях и отрицательными при других.

Так, одним из генов, обязательно тестируемых при прогнозировании здоровья сердечно-сосудистой системы, является ген АроЕ (это «имя» гена). Продукт вариантного гена ApoE – одноименный белок аполипопротеин E – связан с высоким уровнем триглицеридов и холестерина в крови, а значит, с повышенным риском развития сердечно-сосудистых заболеваний. Напротив, продукт вариантного гена CETP, участвующий в обратном транспорте холестерина, ассоциирован с повышением уровня «хорошего» холестерина (ЛПВП), а значит – со снижением риска сердечно-сосудистых заболеваний. Но это только сценарий. Спектакль будет зависеть от режиссера, т. е. от вас, вашего питания, ваших действий, вашей жизни.

Основываясь на знаниях генетических особенностей организма, можно разработать стратегию сохранения здоровья и индивидуальной профилактики развития заболеваний. Такой подход поможет предотвратить их развитие, оптимизировать диету и физические нагрузки, индивидуализировать дозы и схемы приема лекарственных средств.

Примером изменения функции, выгодного при одних условиях и отрицательного при других, является вариантная форма гена системы биотрансформации/детоксикации GSTT1, при которой повышается чувствительность к ультрафиолету – это минус, но заодно и чувствительность к антиоксидантным свойствам красного вина – это плюс, для многих более чем очевидный. Хотя перечисленные особенности – тоже только сценарий.

Гены, вариантные формы которых при наличии определенных условий предрасполагают к развитию заболеваний, получили название генов предрасположенности. Это вариантные гены, совместимые с рождением и жизнью, но при определенных неблагоприятных условиях способствующие развитию того или иного заболевания.

Типичные гены предрасположенности – это гены системы детоксикации, свертывания крови, функции эндотелия, липидного обмена, иммунной защиты, остеогенеза и др.

Таблица 9

Зная генетические особенности организма, можно применять стратегию сохранения здоровья и индивидуальной профилактики развития заболеваний. И тем самым помочь предотвратить их развитие, оптимизировать диету и физические нагрузки, индивидуализировать дозы и схемы приема фармакологических препаратов.

К сожалению, все еще существует два основных противостоящих друг другу мнения относительно генетики: «генетика может все» и «невозможно ничего». Обе точки зрения далеки от реального положения дел и могут нанести существенный вред.

Зачастую люди считают, что то, что запрограммировано в ДНК, изменить уже нельзя. Все не так страшно! Наши знания о генетике на сегодняшний день – это огромный источник новых возможностей и позитивного практического применения. Все в наших руках!

Информация о наличии полиморфизмов, знание их влияния на определенные виды обмена и уровень чувствительности к лекарственным препаратам позволяет предупредить развитие заболеваний и назначить правильное лечение. Генные полиморфизмы в течение жизни не меняются.

Практическое прогнозирование без хрустального шара и карт Таро. Генные сети

Если в мире все бессмысленно, что мешает выдумать какой-нибудь смысл?

Правила жизни Алисы и Льюиса Кэрролла

Наиболее важную в медицинском отношении группу заболеваний, ассоциированных с возрастом, называют мультифакториальными. Ожирение, остеопороз, инфаркт миокарда, большинство опухолей, психических и сердечно-сосудистых заболеваний как раз и относятся к этой категории.

В отличие от мутации, один полиморфный ген «в поле не воин». Возникновение большинства мультифакториальных заболеваний определяется генетическим полиморфизмом не в одном, а сразу во многих генах, которые реализуются при наличии соответствующих неблагоприятных средовых факторов. Чем выше наследуемость какого-либо признака, тем меньше генов (и полиморфизмов) его определяют. И наоборот: чем ниже наследуемость признака, тем больше генов (и полиморфизмов) его определяют. К примеру, в генетике физических нагрузок высокой степенью наследуемости отличаются взрывная сила, состав мышечных волокон и гибкость, а низкой степенью наследуемости – вес тела, аэробная выносливость и ловкость. Параметры с низкой степенью наследуемости легко изменяются под воздействием внешних факторов, а значит, характеризуются высокой степенью тренируемости.

Сочетания различных генов, обеспечивающих нормальный метаболический процесс или вовлеченных в развитие мультифакториального заболевания, получили название «генных сетей». По определению профессора Н. А. Колчанова, генная сеть – это группа координированно функционирующих генов, обеспечивающая формирование фенотипических признаков организма: молекулярных, биохимических и физиологических.

Все процессы в организме – результат взаимодействия (интеграции) его генных сетей. На сегодняшний день создана база данных (GenNet), в которой содержатся описания генных сетей, ответственных за различные жизненно важные функции организма человека, а также информация о метаболических и регуляторных сигналах, контролирующих, интегрирующих и направляющих работу этих генных сетей. Подробно изучены механизмы взаимодействия и интеграции генных сетей, обеспечивающих регуляцию уровня глюкозы в организме, синтез стероидных гормонов, функции клеток жировой ткани, генные сети окислительного стресса и многих других метаболических процессов. Будучи функционально автономными сообществами генов, локальные генные сети интегрированы в одну глобальную сеть организма. Таким образом, каждый человек – это глобальная сеть из множества локальных генных сетей.

Генетические сети составляют относительные риски атеросклероза, ишемической болезни сердца, остеопороза, диабета, астмы, опухолей и т. д. В патогенез каждого заболевания вовлекается много разных функционально взаимосвязанных генов той или иной локальной генной сети. Вклад различных генов, составляющих генную сеть, в развитие любого заболевания существенно различается. Во-первых, развитие любого патологического процесса определяется не всеми генами отдельной генной сети, но лишь сравнительно немногими из них – генами предрасположенности. Во-вторых, ген-генные взаимодействия и компенсация функциональной неполноценности одного гена другим, «буферным» геном той же метаболической группы, зачастую имеют гораздо большее значение, чем собственно наличие полиморфного гена. В-третьих, наряду с главными генами, провоцирующими начало болезни, всегда присутствуют другие, второстепенные, в том числе многочисленные гены-модификаторы, фенотипические эффекты которых во многом определяются средовыми факторами.

Ишемическая болезнь сердца, сахарный диабет, гипертоническая болезнь, рак молочной железы, рак легкого, остеопороз и многие другие распространенные заболевания входят в список болезней с наследственной предрасположенностью, соответствующими им генными сетями, и полиморфным вариантом отдельных генов.

Сведения о генетических сетях лучше иметь задолго до начала заболевания. Соответствующие профилактические мероприятия могут полностью ликвидировать или в значительной мере предупредить развитие тяжелого заболевания. Тестирование генетических сетей заболеваний, с ожидаемым повышенным риском, исходящим из семейной истории, и возможная фенотипическая корректировка их функций могут существенно уменьшить число лиц, у которых реально разовьется мультифакторное заболевание: атеросклероз, диабет, инфаркт миокарда, гипертония и прочие.

Досимптоматическое выявление лиц высокого риска и первичная профилактика являются основными задачами предсказательной медицины. Генетическое тестирование в семьях высокого риска заболеваний с поздней манифестацией, к которым относятся, например, семейный рак молочной железы и яичников, болезнь Альцгеймера, Паркинсона, в настоящее время рассматривают как одно из направлений превентивной медицины.

Генетическое тестирование не позволяет определить время появления того или иного заболевания и тем более не ставит предварительный диагноз, но помогает выявить индивидуальный риск подверженности воздействию факторов окружающей среды, особенности обмена веществ и метаболизма лекарств.

«Новая» генетика подразумевает использование индивидуальных профилактических программ на досимптоматическом этапе. Применение таких программ помогло бы ежегодно избежать многих заболеваний, травм, миллионов врачебных ошибок, неблагоприятных реакций на прописанные лекарственные препараты, стать сильнейшим инструментом в борьбе с раковыми заболеваниями, спровоцированными окружающей средой.

Адресные программы генетического тестирования составляются индивидуально исходя из семейной истории, возраста, состояния здоровья и пожеланий конкретного человека. Объем и, соответственно, стоимость тестирования существенно различаются исходя из поставленных целей. Возможность проводить исследования генетической сети, участвующей в конкретном метаболическом процессе или в формировании рисков развития того или иного заболевания, – это целевые программы.

Возможно проведение комплексных скрининговых исследований или широких тестирований в рамках «генетических паспортов».

Сведения о генетических сетях лучше иметь задолго до начала заболевания. Вовремя проведенные соответствующие профилактические мероприятия могут полностью ликвидировать или в значительной мере предупредить развитие тяжелого заболевания.

Термин «генетический паспорт» до сих пор вызывает разногласия. Можно назвать его генетической картой. Суть от этого не изменится.

Речь идет о расширенном генетическом обследовании – от составления родословной до секвенирования генома. На этих основах и закладывается персонифицированная медицина.

ПРОФЕССОР Н. П. БОЧКОВ

Целевые программы максимальным образом реализуют современные возможности «генетики взаимодействий», связанные с индивидуальной профилактикой в направлении «зоны риска». В этом случае наиболее подробно анализируется генетическая сеть (взаимодействие генов, определяющее степень риска), наиболее значимая для эффективной работы той или иной системы. Это позволяет выявить «слабые точки», на которые следует направить профилактические и терапевтические интервенции.

Список болезней с наследственной предрасположенностью и соответствующими им генными сетями и полиморфными вариантами отдельных генов включает такие распространенные заболевания, как ишемическая болезнь сердца, сахарный диабет, гипертоническая болезнь, рак молочной железы, рак легкого, остеопороз и многие другие.

Так, на сегодняшний день известно, что риск сердечно-сосудистых заболеваний определяют более 250 генов. Но здесь, как и в случае других мультифакториальных заболеваний, их роль будет различна при каждой форме болезни. Метаболизм липидов и система кровяного давления, образование тромбов и метаболизм гомоцистеина, повреждающего стенки сосудов и делающего их поверхность рыхлой и восприимчивой к холестерину, – основные «кубики», из которых складывается «сердечное» здоровье или нездоровье.

При наличии в семейной истории подобных заболеваний целевое генетическое тестирование просто необходимо для назначения индивидуально эффективной программы – как профилактики, так и лечения.

Комплексные скрининговые программы тестирования позволяют увидеть генетический портрет в целом и выявить «точки риска», по которым в дальнейшем возможно более детальное тестирование. В рамках этих программ тестируются базовые гены различных генетических сетей. Это основные маркеры целевых программ.

Скрининговые программы вы можете встретить в перечнях, предлагаемых лабораториями как «мужская», или «женская», или «антивозрастная», или еще какая-нибудь. Не забудьте, что самостоятельно выбрать объем тестирования возможно. Но эффективность этого мероприятия очень сомнительна.

Генетические паспорта. Эти программы генетических исследований максимальным образом реализуют современные возможности, связанные с индивидуальной профилактикой. В этом случае генетические сети анализируются подробно, что позволяет с высокой достоверностью оценить степень риска и разработать эффективные меры индивидуальной профилактики. Это совокупность целевых программ. Стоимость соответствующая.

А теперь самое важное:

• так же как и классические медицинские направления, медицина антистарения опирается на результаты диагностических исследований, включая прогностические возможности молекулярной генетики;

• генетический полиморфизм – основа и причина биохимической уникальности каждого человека, источник индивидуальных различий в предрасположенности к мультифакториальным заболеваниям;

• все живые организмы – открытые системы. Каждый поступающий в организм сигнал вызывает ответную реакцию той или иной генной сети, которая передает сигнал другим генным сетям. Поломки в генных сетях, вызванные функциональной изменчивостью генов, могут изменить работу интегральной генной сети, т. е. всего организма;

• ДНК-тестирование генетических полиморфизмов в составе генетических сетей показывает, насколько ваш образ жизни, питание и лечение соответствуют вашим индивидуальным генетическим возможностям;

• существует реальная возможность изменить проявление генов через воздействие окружающих факторов, включая питание, изменение образа жизни, препараты и т. д., которые играют укрепляющую или ослабляющую роль для непосредственных функций генов;

• комбинированное применение технологий генетики взаимодействий позволяет создавать адресные, индивидуальные программы управления здоровьем, основываясь на выявлении генетических вариаций.

Все в наших руках!

Когда стало понятно, как это работает, дело остается за малым: обеспечить регуляцию экспрессии (включения) и репрессии (выключения) нужных генов с помощью возможностей антивозрастной медицины. Мы на полпути к цели!

Про мам и бабушек на лавочках. Эпигенетика

Нужно делать так, как нужно.

А как не нужно, делать не нужно!

Правила жизни Винни-Пуха и Алана Александра Милна

Эпигенетика – точка пересечения ваших генов и окружающей среды. Может показаться, что загадочные буквы ДНК объясняют абсолютно все.

«…нам стал известен язык, на котором Господь создавал жизнь…»

БИЛЛ КЛИНТОН

Есть нечто более важное, чем «особенные» гены в последовательности ДНК, – то, как эти гены активируются. Ген, который «не включается», ничего не делает. И еще: факторы окружающей среды вызывают изменение «включаемости» и активности генов. И еще: последствия, вызванные воздействием факторов окружающей среды, могут наследоваться.

Изменения в окружающей среде, приводящие к биологическим последствиям, которые продолжаются долгое время даже после того, как вызвавшее их событие минуло, – это эпигенетические факторы. «Эпи» переводится как «на», «над», «сверх» и «после». Эпигенетика – точка пересечения ваших генов и окружающей среды.

На молекулярном уровне это происходит следующим образом: ДНК является отправной точкой, но к ней могут добавляться маленькие группы химических соединений. Ни одно из подобных событий не ведет к структурным нарушениям в составе ДНК, т. е. изменениям базового генетического кода, но… Присоединение химических групп может вызвать изменение активности (экспрессии) соседствующих генов. Это влечет за собой изменения функции клеток и является эпигенетическим результатом.

Очень наглядно эпигенетический ландшафт проиллюстрировал Конрад Уоддингтон, ученый с исключительно широкими научными интересами (рис. 2).

Рис. 2. Ландшафт Уоддингтона

Как видите, на вершине холма располагается шарик. Это первичная клетка. Начиная скатываться, шарик может направиться по любому из нескольких желобов, ведущих к подножию холма. Его путь отражает вероятности судьбы как отдельных клеток, так и нашей жизни при воздействии всевозможных факторов, представленных в виде холмов и желобов. Мы наглядно понимаем, что закатить шарик наверх гораздо труднее, чем отправить его сверху вниз по нужному, самостоятельно просчитанному маршруту.

Так, совершенно одинаковые однояйцовые близнецы обладают совершенно идентичным генетическим кодом. Помня об этом, мы не слишком удивляемся тому, что шансы заболеть одинаковым недугом у них весьма высоки. Но почему же они далеко не равны 100 %?

Наши бабушки, родившиеся до революции, в силу относительно спокойного течения беременности матерей и натурального питания детей в первые годы жизни, несмотря на тяжелые исторические испытания, обладали гораздо большим уровнем здоровья (совокупность генетических, физиологических, иммунологических, нервно-психологических и других параметров), чем наши матери. Жизнь матерей, родившихся в 20–40-х годах, до и после рождения сопровождалась голодом и страхом. Поэтому подружки моей бабушки в 80 лет возились с внуками и сидели на лавочках, а подружки мамы в 75 не выходят из дома в силу болезни.

Все мы рождаемся с определенным набором генов, однако под воздействием различных факторов экспрессия генов может быть изменена.

Это похоже на игру в монетку: орел – выиграли, решка – проиграли. Причем не только мы, но и наши дети. Так почему? Объяснение легко найти на рисунке Уоддингтона: даже если старт одинаков, финиш зависит от превратностей пути.

• Если два генетически идентичных человека оказываются не идентичными по каким-то средовым причинам, это эпигенетика;

• если события среды приводят к биологическим последствиям, которые продолжаются, даже если это событие минуло, это эпигенетика;

• если ваш образ жизни не соответствует вашим генетическим особенностям – это тоже эпигенетика.

Все мы рождаемся в определенной генетической комплектации, но имеем «переключатели», от которых и зависит наше все. Факторы окружающей среды – питание, физические нагрузки, воздух, физический и эмоциональный стресс – «переключатели» активируют. Генная экспрессия зависит от того, что происходит вокруг вас, начиная от питания в младенчестве материнским молоком и заканчивая количеством браков и разводов.

Эпигенетика – это способ регуляции «включения» (экспрессии) генов без изменения их первичной структуры, совершенно новая дисциплина, в настоящее время производящая революцию в биологии.

С современных позиций при рассмотрении индивидуальных молекулярно-генетических основ здоровья генетическую систему следует обязательно дополнять эпигенетической системой, ответственной за включение или выключение генов в ответ на различные воздействия.

Таблица 10

Как видите, если воздействия эпигенетических факторов на человека, у которого отсутствует соответствующий генетический полиморфизм (устойчивый генотип), нет, то риск развития заболевания низок. Если же эпигенетический фактор действует на человека, имеющего полиморфизм, то риск не только появляется, но становится существенно выше.

Генетика заряжает ружье, но именно события среды нажимают на курок.

Таблица 11

Как бы неумолимы и неуклонны ни были гены в своем шествии сквозь поколения, природа их эффектов ни в коей мере не является неумолимой и неуклонной.

Если я имею вариантный ген А, то я в любом случае передам этот ген своим детям, и этого не предотвратить. Но будут ли мои дети показывать какой-либо признак, связанный с обладанием гена А, зависит от воспитания, рациона, образования или от того, какими еще генами они будут обладать.

Здоровье человека есть результат взаимодействия генов с внешней средой. Наличие полиморфизмов (вариантных генов) – это не неизбежность, а вероятность, которой можно и нужно избежать.

У вас не разовьется болезнь сердца, или диабет, или рак только потому, что в вашем генетическом коде имеется «не тот» ген. Чтобы это случилось, требуется, чтобы вы «подтолкнули телегу», применив в качестве рычага факторы среды.

…генетическая предрасположенность к развитию тех или иных функциональных нарушений и заболеваний ни в коей мере не означает, что данные патологические состояния у вас обязательно разовьются.

ПРОФЕССОР Е. БАРАНОВА

В настоящее время возрастные изменения не рассматриваются как пассивное накопление ошибок. Намечается переход к представлениям о регуляторных эпигенетических изменениях, влияющих на активность (экспрессию) генов. Эпигенетические процессы не являются спонтанными, поскольку повторяются от человека к человеку и зачастую предшествуют возрастным проявлениям нарушения функций. Так, курение всегда повышает риск рака мочевого пузыря у лиц, имеющих полиморфный ген системы биотрансформации NAT2.

Генетическая предрасположенность – не приговор, а скорее, наоборот, основание для проведения определенно направленных оптимальных профилактических мероприятий, чтобы ликвидировать или предупредить развитие заболеваний, тем самым минимизировав индивидуальные риски ускоренного старения.

Зная генетические особенности организма, можно применять оптимальную стратегию сохранения здоровья и индивидуальной профилактики, меняя или исключая эпигенетические факторы. Спектр «работающих» и «неработающих» генов в различных условиях может меняться на протяжении всей индивидуальной жизни. Вследствие нарушения скорости и последовательности включения генов могут наступать и возрастные модификации в функциях и биохимических процессах в клетках.

Генетика не является проклятием. Болезни, связанные с возрастом, можно предотвратить, персонифицировав медицину и создавая адресные профилактические программы с учетом глубокого анализа предшествующих жизненных, экологических, стрессовых, пищевых и других факторов риска, тем самым минимизировав индивидуальные риски ускоренного старения.

О том, что и кому можно пить. Геногеография

Каждый нуждается в том, чтобы ему время от времени рассказывали хорошую историю.

Правила жизни муми-троллей от Туве Янссон

Анализ распространенности генных болезней в разных популяциях и в разных регионах дал начало новому направлению, геногеографии – науке, изучающей географию распространенности различных генетических маркеров.

В рамках конгрессов по медицине активного долголетия проходят выставки, на которых в том числе представлены зарубежные лаборатории, предлагающие услуги генетического тестирования.

С одной стороны, это хорошо, так как любая конкуренция помогает контролировать цены. Но с другой стороны, на базе генетических данных какой популяционной группы или какого народа делаются заключения? Для нашей многонациональной страны такой вопрос крайне актуален.

Частота встречаемости измененного гена, связанного с риском развития мультифакториального заболевания, у разных народов может быть примерно одинакова, но их вклад в возникновение и развитие заболевания может быть разным. Так же как и группы генов, связанные с развитием одного и того же мультифакториального заболевания, у разных народов могут быть разными. В приложении к популяции вклад наследственных факторов традиционно оценивается величиной генетического груза, т. е. многочисленных мультифакторных заболеваний с выраженной наследственной предрасположенностью.

Если не обращаться к заболеваниям, то географическую гензависимость можно удачно разглядеть на примере алкоголя и молока. Способность употреблять большие объемы спиртного во многом зависит от работы гена, кодирующего синтез алкогольдегидрогеназы, – как это работает, мы уже знаем. У многих людей есть врожденная способность при необходимости быстро наращивать производство этого фермента – результат тяжелой многовековой практики народа. Способность к потреблению спиртных напитков была эволюционно прогрессивной, поскольку спирт убивал микробы, вызывавшие опустошительные эпидемии дизентерии и других желудочно-кишечных инфекций у средневековых земледельцев.

«Не пейте сырую воду», – предупредят вас в любом туристическом агентстве перед поездкой в тропические страны. Помимо бутилированной воды, безопасными напитками являются кипяченая вода и спиртные напитки. До XVIII столетия включительно богатые европейцы пили только вино, пиво, кофе и чай. Употребление любых других напитков было чревато опасностью кишечных инфекций. Опасность прошла, но привычка осталась.

Болезни, связанные с возрастом, можно предотвратить, персонифицировав медицину и создавая адресные профилактические программы с учетом национальных особенностей.

Однако скотоводы и кочевники не выращивали растения, пригодные для ферментации, и не нуждались в стерилизации напитков, так как жили обособленно и поблизости от чистых природных источников. Неудивительно, что коренные жители Австралии и Америки оказались столь восприимчивы к алкоголизму. У них нет ферментов для быстрого расщепления этанола.

Подобную эволюцию пережил другой ген, ответственный за синтез лактазы. Этот фермент необходим для расщепления молочного сахара.

Мы все рождаемся с геном, который активно работает, пока мы маленькие. Но у большинства людей и всех остальных млекопитающих этот ген выключается по мере взросления. Это объясняется тем, что млекопитающие употребляют молоко только во младенчестве. В дальнейшем нет смысла тратить энергию на синтез ненужного фермента.

Но несколько тысяч лет назад древние люди научились получать молоко от домашних животных и стали родоначальниками молочной диеты. Вкусное и полезное для детей молоко оказалось трудным для переваривания взрослыми ввиду отсутствия лактазы. Один из способов превращения молока в диетическую пищу состоял в том, чтобы дать бактериям съесть всю лактозу, оставив остальные питательные вещества человеку. Так появился сыр, содержащий мало лактозы и одинаково хорошо усвояемый как детьми, так и взрослыми.

Случайно в результате мутации в одном из регуляторных генов, чей продукт выключал ген лактазы, фермент стал синтезироваться на протяжении всей жизни. К радости изготовителей кукурузных и пшеничных хлопьев, которые подают к завтраку с молоком, большинство европейцев (но не все!) унаследовали эту мутацию. Примерно 70 % европейцев легко усваивают молоко, особенно ирландцы, чехи и испанцы – их предки пасли овец, коров или коз. Эти народы являются чемпионами в потреблении молока на душу населения. Тогда как в отдельных частях Африки, Восточной и Центральной Азии только 30 % населения имеют необходимый фермент. Частота мутаций может существенно меняться даже в смежных районах.

Это очень интересно, но не настолько важно, как, например, этнические особенности генов системы детоксикации, измененные формы которых связаны с рисками новообразований.

Ген системы биотрансформации и детоксикации, именуемый CYP1А1, известен как ген, который активируется под действием дыма сигарет. Генетически измененная форма этого фермента связана с повышенным риском рака легких у курильщиков, а также с другими патологиями, вызванными действием табака. Существуют значительные этнические различия в полиморфных проявлениях этого гена у европейцев, японцев и некоторых кавказских народов.

Вкусное и полезное для детей молоко оказалось трудным для переваривания взрослыми ввиду отсутствия лактазы. Один из способов превращения молока в диетическую пищу состоял в том, чтобы дать бактериям съесть всю лактозу, оставив остальные питательные вещества человеку. Так появился сыр, содержащий мало лактозы и одинаково хорошо усвояемый как детьми, так и взрослыми.

Ген системы биотрансформации GSTT1 отвечает за детоксикацию, которая происходит за счет связывания многих индустриальных токсинов. На клиническом уровне полиморфные эффекты этого гена выражаются в повышении чувствительности к большинству видов рака, вызванных внешней средой. Частота встречаемости этой особенности колеблется около 20 % у народов Центральной Европы и до 80 % у дальневосточных азиатов и может модифицироваться как под влиянием факторов внешней среды и образа жизни, так и под влиянием некоторых генетических особенностей, присущих популяционной группе.

Образ жизни народа создавал эволюционное генетическое разнообразие, определяющее разнообразие фенотипическое. В нашей многонациональной стране эмпирический характер профилактических мероприятий невозможен: рекомендации придерживаться средиземноморской диеты, данные узбеку или эскимосу, не приведут ни к чему хорошему.

Болезни, связанные с возрастом, можно предотвратить, персонифицировав медицину и создавая адресные профилактические программы с учетом национальных особенностей, тем самым минимизировав индивидуальные факторы риска.

Кому больше повезло: женщинам или мужчинам. Возрастные отличия генной экспрессии

На самом деле обо всем можно сочинить песню.

Правила жизни муми-троллей от Туве Янссон

У женских особей человека, млекопитающих и большинства насекомых репродуктивные половые клетки – гаметы – несут одинаковые половые хромосомы, т. е. являются гомогаметными. У человека яйцеклетки женщины содержат Х-хромосому, в отличие от мужских гамет – сперматозоидов, которые могут содержать как Х-, так и Y-хромосому – гетерогаметный пол. У птиц, пресмыкающихся и бабочек, наоборот, гомогаметный пол – мужской.

Женщинам повезло: у большинства видов животных гомогаметный пол живет дольше гетерогаметного. Помимо сложногенетических теорий происходящего, существует предположение, что у позвоночных животных самки, которые принимают непосредственное участие в выхаживании потомства, живут дольше. Эта особенность получила название «эффект бабушки».

У мужчин генетическая вариабельность играет более значимую роль в продолжительности жизни, чем у женщин. Это соответствует и демографическим данным. У женщин, видимо, более значимую роль играют эпигенетические факторы.

Широко и нахально трактуя результаты исследований, возможно предположить, что для мужчин эффективнее чего-то не делать, что-то не есть, что-то не пить, чтобы избежать реализации генетических рисков, а для женщин, наоборот, что-то делать, что-то есть и что-то пить. Для мужчин важно не переборщить с физическими нагрузками, а для женщин – все же начать посещать спортивный зал.

Анализ изменения функций при старении (плодовитости, подвижности, памяти) демонстрирует, что различные органы и ткани подвергаются возраст-зависимым нарушениям с разной скоростью. Кроме того, даже генетически сходные или идентичные люди могут иметь различные траектории продолжительности жизни.

Гендерные различия с возрастом не меняются – вот уж повезло так повезло. Меняется активность генов, и это проблема.

Человеку после рождения требуется два с половиной десятка лет, чтобы приобрести зрелые формы и функции, после чего разнообразные метаболические процессы вступают в длительную фазу угасания. Согласно многочисленным исследованиям геномики старения, было обнаружено, что основным механизмом является снижение активности (экспрессии) генов после 35 лет.

Согласно генно-регуляторной гипотезе, первичные механизмы возрастных изменений связаны с изменением регуляции активности генов, их экспрессии и репрессии. Активность некоторых генов с возрастом изменяется в два раза и более.

Анализ возрастных изменений демонстрирует, что различные органы и ткани подвергаются возраст-зависимым изменениям с разной скоростью. Так, около половины генов, экспрессия которых снижается с возрастом, связаны с половой функцией и репродукцией. Снижается транскрипция (биосинтез молекул РНК; первый этап реализации генетической информации в клетке) ряда генов, которые контролируют превращения глюкозы и других сахаров. Снижается транскрипция генов, расщепляющих спирты – алкогольдегидрогеназы. Репрессируются гены энергетического звена: цикла Кребса, а также АТФ-зависимого транспорта, что приводит к снижению физиологической активности нейронов и мышц. Репрессируется ряд генов биосинтеза и деградации белка, в результате чего снижаются функции белкового обмена и стресс-ответа.

Сотни генов испытывают возраст-зависимое подавление или сверхактивацию, но далеко не все гены являются генами предрасположенности. Это верно как в общегенетическом хоре, так и в каждом конкретном соло-случае.

В первом это означает, что не все гены, составляющие геном, ответственны за развитие заболеваний – им приходится выполнять массу другой важной работы.

Во втором – то, что каждый человек является обладателем своего собственного уникального набора генов, время и скорость изменений которых в пределах определенного возрастного интервала сугубо индивидуальны.