Властелин ДНК. Как гены меняют нашу жизнь, а наша жизнь – гены Моалем Шарон
Однако нам не надо отправляться назад на сотни лет, чтобы понять, сколь пластичен в работе человеческий скелет. Вы наверняка не раз видели это на примере бурситов пальцев стопы. Жарким летом, когда все носят сандалии, в автобусе или метро можно наблюдать целую выставку искривленных пальцев ног. И если сами вы уже страдаете или начнете страдать в будущем от этого недуга, не спешите винить свои кости. Они ведь просто перестраиваются в ответ на все те часы, что ваши ноги провели в неудобной обуви. Конечно, дело не обошлось без генетической предрасположенности, подталкивающей ваш скелет к таким перестройкам.{50} Так что искривление пальцев ног, пожалуй, одна из немногих бед, в которых можно совершенно справедливо винить и своих родителей, и модную обувь. А кости ваши тут совершенно не виноваты, ведь как мы уже увидели, вне зависимости от тех или иных наследственных предрасположенностей, почти у каждого человека на Земле есть гены, позволяющие его скелету иметь определенную пластичность.
Другой наглядный пример, как кости меняются в ответ на то, что мы с ними делаем, нам показывают дети. Груз учебников в портфелях оставляет неизгладимый след в изгибах позвоночника младшеклассников.{51} Осознавая эту проблему, многие родители пытаются убедить детей пользоваться сумками на колесах – что-то вроде уменьшенных копий чемоданов на колесиках, с которыми мы обычно путешествуем.
Неудивительно, что большая часть школьников воспринимает такие предложения в штыки. Вот сын моего приятеля так и сказал про катающиеся портфели, что они тупые. Но тут одна канадская компания стала выпускать специальные самокаты-трансформеры, складывающиеся в сумку с колесиками. А в глазах детей это совершенно другое дело! Прошло уже два года с тех пор, как Глайд Гир (Glyde Gear) впервые разместила свою разработку для заказа в интернете, но до сих пор желающих заполучить самокат-трансформер столько, что очередь ожидания составляет около полутора месяцев и компании иногда приходится даже прекращать прием новых заказов!
Но все добрые начинания имеют не только положительную сторону. Обычные портфели и рюкзаки портят детям осанку. А сумки-каталки, оказавшись в детских руках, царапают пол и ударяются о стены. И к тому же школьники часто о них спотыкаются и падают.
К сожалению, зачастую так же выходит и с медициной. Решение старых проблем создает проблемы новые. И этим новым проблемам нужны еще более новые решения. Так, временами наш скелет бывает даже слишком пластичен, особенно в ранние годы, что в итоге может привести к неисправимым искривлениям костей.
В середине 2000х годов в США была запущена специальная программа Американского национального института здоровья ребенка «Здоровый сон», и за несколько лет число родителей, следящих за тем, чтобы их малыши спали правильно, на спине, выросло с 10 до 70 %.
Сама эта инициатива появилась по рекомендации Американской академии педиатрии. Врачи стремились снизить частоту случаев внезапной детской смерти, меняя привычки, по-видимому, связанные с этой бедой.
Всего за 10 лет число смертей удалось снизить вдвое, а ведь до старта программы внезапная детская смерть уносила жизнь одного из тысячи младенцев. Однако, как и с любым медицинским нововведением, и здесь не обошлось без непредвиденных последствий, которые на этот раз, к счастью, были почти безобидны. У младенцев, спящих на спине во время формирования и роста костей черепа, головка нередко получается слегка асимметричной формы. В результате ткая асимметрия сейчас участилась. С тех пор как большинство малышей стали укладывать спать на спине, количество таких отклонений увеличилось впятеро.{52} Научное название этого феномена – плагиоцефалия. С точки зрения медицины никакой серьезной проблемы она не представляет, только вот современное общество с каждым годом все выше ценит физическое совершенство, и потому многие родители обращаются к ортопеду. С помощью особых приспособлений специалисты могут изменять строение и функциональные характеристики мышц и костей. Форму головы младенца ортопеды умеют поправлять с помощью специального шлема. Плагиоцефалия, вызванная положением головы во сне, – блестящий пример того, что человеческое тело развивается в тесной зависимости от внешней среды. Даже незначительные, казалось бы, факторы могут навсегда изменить форму костей черепа.
Я сам впервые увидел такой шлем около 10 лет назад, гуляя по Центральному парку на Манхэттене. Я тогда еще не знал, что это такое, и сперва решил, что просто некоторые родители настолько обеспокоены безопасностью детей, что даже во время прогулки в коляске надевают на ребенка защитный головной убор.
Пришло время, и я узнал, как такие шлемы работают. Устройство создает давление на все части головы, кроме той, которая оказалась сплюснутой, и в результате череп растет там быстрее, чем в других местах. Лучше всего это работает для детей от 4 до 8 месяцев. При этом шлем надо носить по 23 часа в сутки, а каждые пару недель специалист должен его перенастраивать. Все лечение может стоить более 2000 $ и обычно не покрывается медицинской страховкой.
В раннем детстве кости черепа достаточно пластичные, и как показали исследования, если родители используют специальную гимнастику и ортопедические подушки особой формы, кости выправляются и безо всякого шлема.{53}
Но на самом деле, не так уж и важно, какой формы череп. Важно, насколько он крепок. Большинство людей довольно неуклюжи, а мозг – хрупок и неизмеримо ценен, а потому целостность и прочность черепа – жизненная необходимость.
Прочность в данном случае обусловлена не только твердостью. Когда речь заходит о костях и генах, гибкость и способность адаптироваться куда важнее. И именно поэтому я сейчас расскажу вам про «Давида» Микеланджело.
Однажды я как будто оказался внутри одного из снимков Эдварда Буртинского. Фотограф, знаменитый своими съемками индустриальных пейзажей, немало времени провел в Италии, запечатлевая мраморные карьеры Каррары. Именно там добывают знаменитый голубовато-белый мрамор, используемый скульпторами и строителями всего мира.
Путешествуя по итальянским Альпам, я побывал на одном из таких карьеров. Это зрелище, которое просто невозможно забыть! Огромные тракторы по узеньким горным дорогам везут глыбы мрамора размером с микроавтобус. Сперва камень из самых недр земли отправляется на первичную обработку в Тоскану, откуда поездами, кораблями и грузовиками его развозят по всему земному шару.
Мрамор образуется путем метаморфизма из осадочных карбонатных пород, которые появились миллионы лет назад из раковинок морских организмов, оседавших на дно. Эти осадки со временем превратились в известняк, а он под действием температуры и давления в свою очередь превратился в мрамор. А теперь в таких местах, как Каррара, люди его и добывают.
Мрамор – относительно мягкий камень, и он легко поддается обработке зубилом. Именно поэтому его так любят скульпторы. В то же время мрамор достаточно прочный материал, и потому мраморные скульптуры, например «Давид» Микеланджело, сохраняются неизменными сотни лет.
По крайней мере для большей части статуй это справедливо. У «Давида», как оказалось, слабина в лодыжках. И год за годом вибрация от ходящих туда-сюда туристов нанесла статуи серьезный урон. В каком-то смысле слабина «Давида» той же природы, что и его сила – мрамор не гибок и потому трескается.
С человеческими костями происходило бы так же. Но наши кости постоянно регенерируют, ведь у нас есть специальные гены, кодирующие все нужные белки. Например, коллаген, который задает структуру кости.
Производство коллагена зависит от ДНК, и он синтезируется в соответствии с потребностями, диктуемыми условиями нашей жизни. В отличие от «Давида» Микеланджело, наши лодыжки восстанавливаются сами, потому что в ответ на нагрузку меняется экспрессия генов и производится больше коллагена.
У человека более двух десятков форм коллагена. И есть он не только в костях. Коллаген можно найти почти везде: в трахее, в зубах и даже в волосах. Из 5 основных типов коллагена самый распространенный – коллаген первого типа. Он составляет более 90 % всего коллагена в организме человека. Тот же тип коллагена есть в стенках артерий, это придает им достаточную эластичность, чтобы выдерживать напор крови каждый раз, когда желудочек сердца сокращается.
Тем не менее, если коллаген потерял свою упругость, сильнее всего это заметно на лице, где он задает структуру кожи. Именно поэтому у многих коллаген ассоциируется с препаратом, который вкалывают себе в кожу щек дамы, стремящиеся выглядеть моложе.
Впрочем, можем начать рассказ и с морщин. На примере человеческих лиц наглядно видна роль коллагена как структурного белка, поддерживающего форму. Никто бы ведь не использовал его, чтобы сделать щеки гладкими, а губы полными, если бы это не работало, не так ли?
Само слово «коллаген» происходит от древнегреческого «колла» – клей. Когда клей нельзя было просто купить в магазине, люди использовали разные ноу-хау для скрепления деталей. Клей делали, вываривая животные кожи и жилы, содержащие много коллагена, который и давал клею связывающую способность. (В некоторых языках даже говорят «пустить на клей» вместо «пустить на мыло».)
Кетгут, из которого делают струны музыкальных инструментов, тоже в основном состоит из коллагена. Кетгут делают из кишок коз, овец и другого скота. Раньше из него же делали струны для теннисных ракеток, и на одну ракетку уходил материал от около трех коров.
Кетгут очень хорош своей упругостью благородя коллагену серозных оболочек кишечников животных. Чем более материал упругий, тем с большей силой его можно растягивать и деформировать. И чем больше упругость материала, тем менее он хрупкий.
Именно поэтому некоторая еда так затейливо жуется. Если вы любитель колбасок и сосисок, особенно таких, которые жарят на гриле или на мангале, вам должно быть интересно знать, что коллаген чаще всего и удерживает вместе кусочки мяса.
А еще, как вам расскажет любой веган, структура желе, суфле и мармелада создается с помощью желатина, который тоже делают из коллагена. Всего в мире за год производят более 350 млн кг желатина. И этот желатин становится неотъемлемой частью разных аспектов нашей жизни. Желатин есть в мороженом, капсульной оболочке витаминов и иногда даже в яблочном соке.
Коллаген определяет эластичность разных материалов. И в струне теннисной ракетки, и в упругих щеках молодых юношей и девушек, и даже в мишках из жевательного мармелада – везде упругость создается благодаря коллагену.
Пожалуй, лучший пример того, как гибкость становится силой, – арапайма. Эта двухметровая пресноводная рыба – одно из немногих существ на Земле, без всякого страха живущее бок о бок с пираньями. И все благородя тому, что у арапаймы в генах есть программа создания чешуи с особым коллагеновым каркасом, который прогибается, но не ломается, если воздействовать на нее острым предметом. Исследователи из Каролинского университета в Сан-Диего даже используют чешую арапаймы, рыбы, которая остается, не эволюционируя, неизменной уже 13 млн лет{54}, как модель для создания гибкой керамики. Такую керамику можно применять в изготовлении бронежилетов, а сама эта история еще раз показывает, как многому мы можем научится у природы, решая наши повседневные проблемы.{55}
Вы спросите: какое это все имеет отношение к генетике? Но ведь именно благодаря наследственной гибкости человеческого генома наши с вами кости так хорошо приспособлены к тяготам и неожиданным переменам в жизни. И как мы прекрасно видим на примере Грейс, нарушить сложный баланс довольно легко.
На самом-то деле достаточно всего одной буквы.
Геном человека состоит из миллиардов нуклеотидов – аденозина, тимина, цитозина и гуанина. Для записи эти нуклеотиды сокращают до одной буквы: А, Т, Ц и Г соответственно. И все эти буквы идут в строго определенном порядке.
Ген COL1A1{56} кодирует коллаген, от которого столь многое зависит в человеческом теле. В норме один из кусочков этого гена выглядит так:
ГАА-ТТТД-ТТДТ-ГГТ
Но иногда, в результате случайной мутации, одна из букв меняется и выходит:
ГАА-ТТТД-ТТДТ-ТГТ
И этого небольшого изменения достаточно, чтобы коллаген начал синтезироваться совсем иначе. Всего одна замена, и вместо крепких и гибких костей выходят кости, жесткие, как мрамор, и хрупкие, как песчаник.
Почему достаточно всего одной буквы, чтобы произошли такие разительные перемены? Представьте на минуту, что вы слушаете знаменитую «К Элизе» Бетховена. Пианист начинает играть как обычно, но вдруг ошибается на десятой ноте. Ошибается он не сильно, всего на одну клавишу. Но вы ведь все равно заметите, не так ли? Испортит ли эта ошибка ваше впечатление? А если бы вдруг игра шла под запись, нельзя же бы было просто проигнорировать промашку.
Бетховен был гением. Его произведения невероятно сложны. Но по сравнению с вашим геномом даже величайшие из шедевров Бетховена не сложнее песенки «В лесу родилась елочка».
Генетический код подобен сложнейшему танцу из многих миллиардов шагов. И достаточно одному шагу закончиться не совсем на своем месте, чтобы изменились последующие, – весь танец становится немного иным.
И все мы буквально в одном шаге-буковке от Грейс. Но, как вы уже знаете, это не значит, что мы ничего тут не можем поделать. Ведь даже всего лишь встав с дивана, вы не просто перемещаете свое тело в пространстве. И дальше я подробно объясню, как это работает.
Все, что мы не используем, мы теряем. И притом быстро.
Успешный бизнес использует стратегию «точно в срок», чтобы соотнести спрос и предложение. А наш вид в ходе эволюции научился генетически регулировать все так, чтобы минимизировать затраты организма и не делать ненужных запасов. И, наоборот, быстро производить все, что вдруг стало необходимо.
Это, вероятно, одна из причин, почему пожилые люди, страдающие ожирением, куда реже худых сверстников ломают кости. Все как у средневековых лучников. Избыточный вес и нагрузка, которую он дает на кости, подстегивает цикл совместной работы остеокластов и остеобластов. А в результате кости становятся крепче.
У спортсменов, занимающихся плаванием, и соответственно получающих нагрузку в условиях сниженной гравитации, шейка бедра минерализована гораздо меньше, чем у тяжелоатлетов, поднимающих большие грузы.{57} Скорее всего, это так, потому что пловцы, хотя и получают невероятно полезную сердечно-сосудистую нагрузку, куда меньше нагружают свой скелет, чем бегуны, борцы и прочие «сухопутные» спортсмены. То же самое мы видим каждый раз, когда космонавты возвращаются после долгого пребывания на Международной космической станции. В июле 2012 года посадочная капсула «Союза» приземлилась в южном Казахстане, вернув космонавтов из шестимесячного пребывания в космосе. На борту находились американский астронавт Дон Петтит, россиянин Олег Кононенко и датчанин Андре Кёйперс. Чтобы сделать фотографии для прессы, всех троих пришлось аккуратно посадить в специальные кресла{58}. За 193 дня, проведенные в невесомости, состояние их скелета изменилось. В результате кости стали хрупкими и неспособными поддерживать собственный вес организма в земных условиях. В этом отношении астронавты не так уж сильно отличаются от пожилых людей, страдающих остеопорозом. Их даже лечат похожим образом. Бисфосфонаты, например золедронат или алендронат, заставляют остеокласты самоуничтожиться вместо того, чтобы разрушать наши кости, поэтому такие препараты используются для лечения остеопороза. И эти же лекарства могут помочь астронавтам и людям, страдающим несовершенным остеогенезом, поддерживать свои кости в должной форме{59}. Сейчас одна частная компания уже ищет добровольцев для первого путешествия на Марс. Полет продлится минимум 17 месяцев в условиях полной невесомости. И для этой миссии такие лекарства будут незаменимы.
Однако не все так просто, как хотелось бы. Люди, принимающие бисфосфонаты, реже ломают шейку бедра в пожилом возрасте. Но при этом у них чаще бывают переломы диафиза бедренной кости.
Почему? Потому что препараты работают даже слишком хорошо. Процесс перестройки кости полностью останавливается, и в результате повышается риск некоторых типов переломов. Совсем как с лодыжками «Давида».
Согласитесь – это поразительно, сколь невероятный спектр последствий дают самые незначительные изменения нашего генетического кода или его экспрессии. Изменяется всего одна буковка из нескольких миллиардов, и кости человека начинают ломаться от малейшей нагрузки. Мизерное изменение всего в одном гене может кардинально поменять всю нашу жизнь.
И дело не только в унаследованных плохих генах. Если слишком много лежать на диване, не тренироваться, неправильно питаться, оказываться в условиях низкой гравитации или просто постареть, есть шанс получить все те же серьезные проблемы со скелетом. В то же время список известных решений этой проблемы постоянно расширяется. Лекарственные препараты, упражнения с грузом и иногда вибротерапия. Мы вовсе не заложники своих костей! Не важно, в чем проблема – в генах, в образе жизни или даже в том и другом. Существует масса способов как предотвратить, так и вылечить нарушения, которые могут вызывать повышенную ломкость костей.
Знание биологических причин потери целостности и прочности костей – ключ к их сохранению. Только вооружившись этим знанием, мы сумеем выбрать тот образ жизни, что сделает наш скелет прочнее.
А для этого нужно понять генетическую основу устройства наших костей. Изучая случаи Грейс и других людей, чья ДНК вызывает хрупкость костей, мы учимся быстрее и эффективнее лечить гораздо чаще встречающиеся заболевания, например тот же остеопороз.
Когда речь идет о генетике, очень часто именно исключения помогают понять правила. И именно миллионы неизвестных героев, подобных Грейс, дарят миру бесценное понимание генетики человека.
Глава 5
Накорми свои гены
Что мы можем узнать о еде от наших предков, веганов и собственного микробиома
Я опять уснул, не переодевшись. Иногда со мной такое бывает, особенно после трудного дежурства в больнице. В такие дни сил мне едва хватает лишь на то, чтобы доехать домой, подняться по ступенькам и добрести до кровати. И пижама при этом уже кажется непозволительной роскошью.
В этот раз я свалился, лишь только перевалило за полночь. И, как мне показалось, прошла всего пара минут, как на прикроватной тумбочке запиликал мой пейджер.
Не отрывая голову от подушки, я протянул руку к проклятому гаджету. Сразу достать его не получилось, пришлось приподняться и открыть глаза. Как раз в этот момент на экране часов 3:36 сменились на 3:37.
Оказалось, я проспал целых три с половиной часа! Половину моей ночной нормы. Да все не так уж плохо, подумал я.
Достаточно поработать в таком режиме совсем недолго, и уже по номеру вы легко определите, откуда пришло сообщение. «5075» – из отделения неотложной медицинской помощи. «7368» – стационар, а «0000» – означает, что кто-то ждет на линии, чтобы обсудить срочный вопрос, и тут совершенно невозможно предугадать, о чем пойдет речь. Бывает, звонят заботливые родители, которые уже в курсе наследственного заболевания своего ребенка и обеспокоены проявлением новых, еще незнакомых им симптомов. Иногда коллеги из других больниц хотят посоветоваться по поводу трудного пациента. А иногда я узнаю о том, что состояние одного из моих больных неожиданно резко ухудшилось. И вот это самое ужасное.
Взяв телефон, я осторожно встал с постели, стараясь не разбудить спящую жену, на цыпочках вышел из комнаты и, еще раз убедившись, что супруга моя спит, тихо прикрыл дверь. На сей раз мне удалось двигаться бесшумно, как настоящему ниндзя.
Когда я вновь открыл сообщение на пейджере, четыре нуля посмотрели на меня, как две пары совиных глаз. В голубом свете экрана я набрал телефонный номер.
– Больница. Слушаю…
– Это доктор Моалем, мне звонили.
– Спасибо, что так быстро отозвались. Переключаю.
Тихий гудок, а следом за ним поток слов.
– Доктор Моалем? Извините, пожалуйста, за беспокойство. Я знаю, уже поздно или даже слишком рано. Дело вот в чем. У Синди жар уже несколько часов, и я волнуюсь, ведь она совсем ничего не ела сегодня.
На первый взгляд могло показаться, что мать девочки слишком легко поддается панике. Но я знал – просто так больница бы ее не направила ко мне.
Женщина на секунду замолчала, и я вместо того, чтобы перебивать, дал ей собраться с мыслями.
– Ой, я же совсем забыла сказать. У моей дочери НОК.
Так вот в чем дело! Недостаток орнитинтранскарбамилазы (сокращенно НОК) – довольно редкое наследуемое отклонение, которое встречается примерно у одного из 80 000 человек. При этом организму тяжелее обычного превращать аммиак[13] в мочевину, которая легко выводится из организма с мочой.
Процесс, в ходе которого все это происходит, называется циклом мочевины. По большей части он идет в печени и еще немного в почках. Цикл мочевины – своего рода барометр состояния нашего метаболизма. Если все в порядке, мы перерабатываем белки, как надо. А если что-то идет не так, в наших тканях накапливается аммиак, а это действительно очень плохо.
Тут как с токсичными отходами на химическом заводе. Чем активнее метаболизм, тем больше организм производит аммиака. Например, когда у человека жар, на каждые два градуса повышенной температуры сжигается примерно на 20 % калорий больше, чем обычно. Для большинства людей это не представляет серьезной проблемы, по крайней мере, какое-то время. Чаще всего небольшой жар даже идет больному на пользу. При повышенной температуре многие болезнетворные микробы чувствуют себя не очень хорошо, они медленнее растут, и организму легче бороться с инфекцией.
Но для людей, у которых, как и у Синди, метаболический баланс хрупок, дело обстоит гораздо сложнее. Даже несильный жар, и все может резко ухудшиться, причем очень быстро. Нервная система чрезвычайно чувствительна к уровню аммиака и глюкозы в крови, а именно глюкоза быстро расходуется в такой ситуации. И тогда ждите судороги, отказ органов и в итоге – кому.
Проще говоря, мать Синди беспокоилась вовсе не напрасно, и меня разбудили посреди ночи по вполне весомой причине.
Со своего ноутбука я по удаленному доступу подключился к больничному архиву. За последние несколько лет Синди приходилось не раз госпитализировать. И сейчас ей, очевидно, надо вызывать «неотложку».
К счастью, ее семья жила близко от клиники.
Мне тоже близко ехать. Врачи, которых часто вызывают вне смены, стараются селиться неподалеку от больницы. Я быстро собрал нужные мне вещи в рюкзак. Как хорошо, что не нужно возвращаться в спальню, чтобы переодеться, ведь я заснул в том, в чем пришел с работы. А на самом-то деле я вовсе не ниндзя. Скорее даже наоборот. В темноте я весьма неуклюж и все роняю. А так я мог быть уверен, что жена проспит спокойно до самого утра.
Схватив банан с кухонного стола, я двинулся к выходу. Еще не было 4 часов, но я чувствовал себя вполне бодрым и проснувшимся.
Я сел за руль и отправился в больницу. По дороге, уплетая банан, я размышлял о том, как хорошо, что я могу не очень-то следить за тем, что и когда ем. Конечно, я стараюсь не переедать жирного и сладкого. Ну и иногда, под настроение, пробую так высчитать свой рацион, чтобы завтрак, обед и ужин в сумме дали мне полную суточную потребность в 21 витамине и минерале, какие обычно указывают на упаковках с едой. Попробуйте как-нибудь, это не такая простая математическая задача, как кажется на первый взгляд.
По правде говоря, диета, выстроенная на основе только этих рекомендаций, далека от идеальной для большинства людей. На деле куда больше шансов выиграть в лотерею, чем, глядя на рекомендации с упаковки еды, увидеть что-то хотя бы отдаленно близкое к вашей личной суточной потребности. Все потому, что такие нормы исходно получены на основе средней потребности в калориях, витаминах и минералах большинства здоровых граждан в возрасте старше 4 лет. И «большинство» в данном случае следует читать как 50 % и один человек, то есть существует огромное количество людей, к которым такие рекомендации не имеют никакого отношения.
Конечно, на самом-то деле у каждого человека свои совершенно индивидуальные потребности. Большинство 4летних мальчиков (которым обычно вполне достаточно 275 микрограмм витамина А) очень сильно отличаются от большинства 32летних беременных женщин (которым обычно требуется как минимум в три раза больше). Даже два человека одного пола, возраста, национальности, роста, веса и состояния здоровья будут иметь разную потребность в кальции, железе, фолиевой кислоте и сотне других необходимых для жизни веществ. Наука о том, как влияет наша генетическая наследственность на необходимую диету, называется нутригеномикой.
В первой главе я рассказал вам про повара Джеффа, который страдал наследственной непереносимостью фруктозы (ННФ). Это довольно редкое заболевание, но в какой-то мере все мы могли бы выиграть, зная, чем «кормить» наши гены. А для миллионов людей, у которых есть особые потребности в еде, продиктованные их генами, выбор пищи перестает быль просто вопросом вкуса. Именно поэтому так много людей, читая меню в ресторане или делая покупки в продуктовом магазине, как будто идут по минному полю.
Вы наверное помните, что ННФ вынуждала Джеффа составлять для себя особое меню без фруктов и овощей (а также без фруктозы, сахарозы и сорбита, которые так часто присутствуют в готовых продуктах). НОК, от которого страдает Синди, накладывает в некоем смысле противоположные ограничения. В мягкой форме НОК может так и остаться незамеченным и выражаться просто в некотором недомогании при поедании мяса. Люди с этой генетической особенностью будут просто избегать богатой белком пищи. С генетической точки зрения им лучше стать вегетарианцами или веганами.
Тут все почти как с политическими взглядами. Весь спектр включает в себя самые радикальные убеждения, от анархизма до тоталитаризма, но чаще всего взгляды конкретного человека попадают куда-то в серединку. Большинство из нас готовы терпеть политическую позицию, с которой они слегка не согласны. Так и организм человека обычно может переварить большую часть пищи. А бывают убеждения и идеи, которые вы не принимаете ни при каких обстоятельствах. Точно так же есть продукты, которые совершенно не подходят вам – при вашем составе генов.
Тем не менее большая часть людей не тратит много времени на обдумывание своих политических убеждений и уж тем более не задумывается о том, как и откуда у них эти убеждения взялись. Так же очень может быть, что вы не переносите какие-то продукты, при этом не имея ни малейшего представления почему.
Но со временем эта ситуация наверняка изменится. В последние годы среди тех, кто опасается проблем со здоровьем, вызванных неправильным питанием, становятся популярны так называемые «элиминационные диеты»: питание ограничивают очень маленьким числом необходимых продуктов и постепенно пробуют добавлять туда новые компоненты. Политическим эквивалентом было бы введение в школе уроков политологии, на которых учеников постепенно знакомили бы с историей и оценкой всего спектра идей о том, как должны быть устроены общество и государство.
Есть всего одна проблема: решение вовсе не так уж и просто.
Сегодня многие из на просто ограничиваются тем, что при выборе рациона следуют советам врачей. Это ешьте чаще, а это вообще не ешьте. Это можно иногда, а это – довольно часто. Для большинства такие рекомендации – неплохая отправная точка. Однако подобно тому, как политические взгляды зачастую определяются региональным и культурным наследием, потребности диеты определяются наследием генетическим.[14]
Поэтому, когда мои родственники, друзья и пациенты беспокоятся о том, как питание влияет на их здоровье, я обычно советую есть примерно то, что ели их предки. И понемногу добавлять к такому рациону новые продукты.
Например, для большей части людей азиатского происхождения молоко и молочные продукты не просто непривычны и невкусны – они даже опасны для их пищеварительной системы. Если ваши предки разводили скот ради молока[15], скорее всего, у вас в генах есть мутация, позволяющая расщеплять сахар, содержащийся в молоке, – лактозу. Именно наличие такой мутации позволяет переваривать молоко даже во взрослом возрасте. А вот в тех регионах, где не выращивали молочных животных, непереносимость лактозы у взрослых обычное дело.
Несмотря на все это, за последние десять лет в Китае резко возросло потребление молочных продуктов. Хотя, что и не удивительно, в основном это твердые сыры и сыры, приготовленные по местным рецептам, такие как рубинг (невероятно вкусный сыр из козьего молока, чем-то напоминающий средиземноморский халуми). Дело в том, что в твердых сырах, в отличие от мягких типа рикотты, значительно меньше лактозы.{60} В каком-то смысле, следовать диете предков – это как использовать во врачебной практике истории болезни родственников для оценки возможных угроз здоровью. Если же ваше происхождение сложно и запутанно, то следуя этому принципу выбора пищи, вы можете прийти к весьма любопытным генетическим и кулинарным комбинациям. А это, весьма вероятно, вызовет замешательство или раздражение, ведь многие из нас живут в местах, где перемешаны генофонды разных народов. Например, большинство латиноамериканцев – смесь десятков этносов. И будет или нет у такого человека непереносимость лактозы, определяется тем, кто из предков дал ему определенный участок генома.
С другой стороны, вне зависимости от того, из одного этноса были наши предки или из 16 разных, мы с удовольствием поедаем многие блюда, которые популярны во всем мире. Этакая кулинарная глобализация. И никто не думает о личных потребностях. В современном мире даже в небольшом магазине в спальном районе обязательно можно найти мясо, фрукты и крупы, о которых недавние наши предки, будь они хоть королевских кровей, не могли даже и мечтать.
Следуя своему собственному совету брать за основу рацион предков, я должен с удовольствием съесть миску супа с манными клецками, заправленного финиками и орехами, и быть уверенным, что я его спокойно переварю. Разумеется, для каждого человека подходит свое особое кулинарное «путешествие». И если вы в последнее время не меняли рацион, возможно, сейчас самое время сесть за обеденный стол ваших предков. Правда, учитывая почти полностью сидячий образ жизни современного человека, тарелка на столе должна быть поменьше, чем у них.
Несмотря на наше пристрастие к кулинарным экспериментам, нельзя не признать, что изменение диеты и связанных с едой привычек – тяжкий труд. Но отчаиваться не стоит. Тщательное чередование изучения теории и практикумов по схеме «приготовь и съешь» значительно повышает шансы интеграции в новую пищевую культуру.{61} И, конечно, всегда есть и еще один весомый мотиватор. Именно он, например, заставил экс-президента США Билла Клинтона кардинально поменять свой рацион пару лет назад. И мотиватор этот – присущее всем желание прожить долгую, полноценную и здоровую жизнь.
Бывший президент всю жизнь ел то, что ему хотелось. Однако после двух операций на сердце и с учетом обширной семейной истории сердечных заболеваний, Клинтон решил, что пришла пора радикальных перемен, и в 2010 году стал веганом.{62} Иногда обстоятельства заставляют человека что-то резко изменить в своей жизни. Так случилось и с Клинтоном.
Однако при правильной мотивации серьезной проблемой может стать логистическая и финансовая доступность нужных компонентов пищи. Но результат того стоит. Итак, что я уже вам рассказал про питание? Берите качественные продукты. Готовьте их так, как ели ваши предки, но меньшими порциями. Ведите физически активный образ жизни и прислушивайтесь к своим ощущениям, когда вы что-то меняете, чтобы понимать, что вы – на верном пути.
Эх, если бы все в жизни было так просто! Питаться, как предки, – далеко не универсальное решение. Ведь на самом деле каждый человек генетически уникален. Как мы видели на примерах Джеффа-Котлеты и девочки Синди, невнимание к индивидуальным наследственным особенностям может оказаться смертельно опасным. Рацион каждого человека должен соответствовала его личным генетическим предрасположенностям.
А проблема эта возникла далеко не вчера. К примеру, наши предки-мореходы сталкивались с ней не однажды.
Цинга. Страшная беда, от которой страдало множество моряков. Их мучили кровоточивость десен, а еще легко появлявшиеся синяки. А все изза того, что во время долгих плаваний людям не хватало свежих фруктов и овощей. До появления электрических холодильников в лучшем случае можно было рассчитывать на солонину, сушеное мясо и сухари. Месяцы, проведенные в море на такой диете, вызывали у мореплавателей в организме недостаток многих веществ. Что любопытно, не все при этом страдали одинаково сильно.
Сейчас известно, что плоды цитрусовых, богатые витамином C, могут почти любого человека избавить от подобных проблем. А в прошлом моряки просто знали, что лимоны и лаймы помогут им сохранить собственные зубы и справиться с остальными симптомами цинги.
Стоит отметить, что корабельные крысы таких проблем не испытывали. Впрочем, как и коты, которых держали для борьбы с грызунами на борту. Так почему же кошки и крысы не теряли зубов, как люди?
Почти все млекопитающие, от муравьедов до зебр, несут в своем геноме ген, который позволяет им самим естественным путем синтезировать витамин C. А вот у людей (и, как ни смешно, у морских свинок) этот ген мутировал, в результате чего мы не можем сами синтезировать витамин C, а потому должны всю жизнь получать его с пищей.
Кое-кто из моряков знал о волшебной силе цитрусовых довольно давно. Однако только к концу XVIII века под влиянием доктора из Шотландии Гилберта Блейна Британское Адмиралтейство приказало, дабы уберечь моряков от цинги, поить их лимонным соком. А на пути с Карибских территорий, принадлежавших Британской империи, суда загружали лаймами. (Там зеленый кузен лимона встречается гораздо чаще своего собрата.) За это британских моряков в те времена даже часто называли «лайми».{63}
Как только стала понятно удивительная полезность цитрусовых, сразу же встал вопрос: сколько лаймов, лимонов или апельсинов в день нужно поедать, чтобы оставаться здоровым. В конце-то концов должны ведь британские бюрократы знать, сколько фруктов следует брать на борт корабля, отправляющегося в дальнее плавание. Вот это и лежит в основе современной науки о питании – идея о том, что мы можем математически рассчитать здоровый рацион, необходимую суточную потребность, которая еще иногда называлась рекомендуемой суточной нормой. Сколько граммов, миллиграммов или даже микрограммов разных веществ надо съедать в день, чтобы продолжать вести активный и здоровый образ жизни. Многие из рекомендаций основаны на том, сколько в среднем нужно человеку того или иного вещества, чтобы преодолеть нездоровые симптомы его дефицита. Но это совсем не то же самое, что оптимальное потребление, – ведь каждый человек уникален.
На самом деле всем нужно разное количество витамина C. И как только вы захотите понять, что нужно именно вам, неизбежно приется обратится к вашим генам. Изучая, какие из генов помогают витамину C лучше усваиваться человеческим организмом, исследователи обнаружили, что носители некоторых вариантов гена-транспортера SLC23A1 влияют на уровень витамина C вне зависимости от питания.{64} У некоторых людей уровень этого витамина понижен, несмотря на то, что они много потребляют его с пищей. И совершенно не важно, сколько фруктов они при этом едят. Зная, какую из версий этого транспортерного гена мы унаследовали от предков, мы легче оценим, сколько витамина на самом деле усваивается организмом.
С каждым днем мы все лучше понимаем наши гены. Вот, например, ген SLC23A2, который тоже связан с метаболизмом витамина C, может в одном из своих вариантов втрое повышать риск преждевременных родов.{65} Ученые полагают, что витамин C участвует в синтезе коллагена, который, в свою очередь, помогает матери (ее мышцам) правильно удерживать плод в животе.{66} Это еще раз подчеркивает, как важно учитывать генетическую наследственность при выборе питания. Теперь, когда вы точно понимаете, что усредненные рекомендации лично вам не подходят, вам, наверное, интересно, сколько же именно цитрусовых нужно в день вашему организму? Насколько правильно вы питаетесь сейчас? И чего именно вам вовсе не стоит есть? Ответы на эти вопросы для каждого человека свои. И не только потому, что у всех нас свой набор генов. Дело в том, что пища, которую мы едим, влияет на поведение наших генов.
В этом году только в США десятки миллионов попытаются сесть на диету.
И большая их часть потерпит фиаско.
Отчасти потому, что эти люди не знают, какая диета им подходит с точки зрения генетики, и потому будут двигаться вслепую, порой делая вещи, не приближающие, а отдаляющие их от поставленной цели.{67} Но даже те, кому вполне подходят общие рекомендации по здоровому питанию и активным физическим упражнениям, все равно столкнутся с еще одной проблемой. Сидеть на диете трудно.
На протяжении большей части мировой истории людям еды не хватало. Чтобы сбалансировать частый недостаток пищи и ситуации, когда ее неожиданно оказывалось в избытке, все мы получили гены, способствующие перееданию: если вдруг после редких пиршеств в организме чревоугодника оставались лишние калории, он с радостью запасал их в виде жира. Этакий своеобразный сберегательный депозит в калориях. То, что сегодня оказалось лишним, завтра поможет свести концы с концами.
Сегодня мы стоим перед лицом сложной проблемы. Дело в том, что среда, в которой мы живем, совершенно не похожа на ту, к которой мы адаптировались в ходе эволюции. Для начала при современном сидячем образе жизни нам нужно гораздо меньше калорий в день. Машины выполняют за нас всю тяжелую работу, и они же перемещают нас в пространстве. Кроме того, в огромном избытке есть дешевые калории. Учитывая все это, нетрудно понять, почему сегодня людей с избыточным весом больше, чем в прошлые века. И дело не только в том, сколько мы едим. Как вам скоро станет очевидно, сегодня люди выбирают еду, далекую от оптималной с точки зрения их генетики.
Благодаря достижениям нутригеномики, постепенно становится ясно, что стоит исключить из современного меню человека. Уже не нужно страдать от вздутия живота, вести кулинарный дневник и мучиться диареей, чтобы понять: вы не переносите лактозу. Генетический тест, который вам это точно скажет, ныне вполне доступен широкой публике. А если вы стремитесь не отставать от научного прогресса, вы, наверное, уже не только делали тесты на отдельные гены (хоть на ту же непереносимость лактозы), но и секвенировали в лаборатории свой экзом или даже полный геном.
В XXI веке, вооружившись информацией о своем геноме, вы можете получить генетически обоснованные рекомендации по питанию. К примеру, зная, какой вариант гена CYP1A2 вы унаследовали, вы легко решите, с кофеином или без должна быть ваша следующая чашка капучино. От гена CYP1A2 зависит, с какой скоростью в вашем организме разлагается кофеин, этот один из древнейших стимуляторов, известных человеку. У вас он может разлагаться особенно быстро или, наоборот, очень медленно.
Последствия от выпитой чашки кофе с кофеином могут оказаться и посущественнее, чем просто бессонная ночь. В зависимости от вариации гена CYP1A2 у вас еще может подскочить кровяное давление. Ученые полагают, что это вполне вероятно, если в вашем организме кофеин распадается медленно. С другой стороны, если у вас обе копии гена CYP1A2 такие, что кофеин быстро «прогорает», вы, скорее всего, не испытаете ничего подобного.{68}
Давайте просуммируем то, что я уже рассказал про геном и питание. Дальше все будет сложнее и интереснее. Итак, мы теперь знаем, что наш организм живет, ощущая окружающую среду. Гены не просто вступают в единичные взаимодействия друг с другом. Наш геном реагирует на то, как мы себя ведем и что мы едим. Как Ford или Apple, использующие на производстве метод «точно в срок», наши гены постоянно включаются и выключаются. Это происходит благодаря механизму их экспрессии и позволяет производить больше или меньше того или иного продукта в зависимости от потребностей.
Великолепный пример того, как наша жизнь влияет на гены, – люди, которые курят и при этом любят пить кофе. Вас никогда не удивляло, что курильщики без особых проблем потребляют огромное количество кофе?
Все дело в экспрессии генов.
В организме человека один и тот же ген работает при разложении всевозможных ядовитых веществ. Это ген CYP1A2. Вовсе не удивительно, что курение табака требует соответствующего ответа от организма на генетическом уровне. И вот CYP1A2 начинает экспрессироваться сильнее. А чем активнее работает этот ген, тем проще и быстрее разрушается кофеин, содержащийся в кофе. Не поймите меня неправильно, я вовсе не предлагаю начать курить, чтобы пить кофе ведрами и потом спокойно засыпать по ночам! Просто курение ускоряет разрушение кофеина. Таким образом, метаболизм курильщика быстрее, чем у того, кто не курит.
В любом случае, если вдруг кофе не подходит к вашему набору генов, всегда можно заварить зеленый чай. Но перед тем, как вы сядете выпить чайничек японского чая сэнтя или маття, я еще раз напомню, что ничего для организма не проходит бесследно.
Есть свидетельства того, что зеленый чай может предотвращать возникновение некоторых типов рака. В ходе недавнего эксперимента культуру клеток рака груди обработали одним из веществ, содержащихся в зеленом чае, – эпигаллокатехин3-галлатом. В результате произошло два преинтереснейших события. Часть раковых клеток совершила самоубийство, включив специальный клеточный механизм, называющийся апоптозом. А те клетки, с которыми этого не произошло, существенно замедлили свой рост. И это как раз тот эффект, которого следует ждать от потенциального лекарства для борьбы с раком.
Когда разобрались, почему эпигаллокатехин3-галлат заставляет раковые клетки умирать, стало понятно, что это вещество стимулирует полезные эпигенетические изменения, те самые переключения в ДНК, которые помогают регулировать экспрессию генов. Это очень важный шаг в понимании того, как бороться с клетками нашего тела, вдруг начавшими действовать вопреки интересам остального организма. Они перестают работать слаженно, вместе с другими, и начинают «тянуть одеяло на себя», и тогда получается раковая опухоль.
Чем больше мы знаем про взаимодействие наших генов с тем, что мы пьем, едим или даже курим, тем очевиднее, насколько все эти взаимодействия важны для поддержания здоровья.
В ходе изучения однояйцевых близнецов, у которых совершенно одинаковый геном и, обычно, очень похожий рацион, ученые наконец-то поняли, какой детали им не хватало в пищевой головоломке.
Пришло время познакомить вас с вашим микробиомом.
Кишечник человека – пример умопомрачтельно сложного микробного разнообразия. Два основных игрока в этой миниатюрной экосистеме – типы Bacteroidetes и Firmicutes.{69} Если сосчитать все виды, входящие в эти типы, получится несколько сотен разнообразных микробов. И у каждого из нас этот «зверинец» чуть-чуть разный. Для живущих в вас микробов 7 метров пищеварительной системы ото рта до анального отверстия – настоящая планета. Кишечник изгибается и поворачивает, как рельсы самых сложных американских горок. А различия условий в разных его частях не менее разительны, чем между дном океана, жерлом вулкана и девственным тропическим лесом.
Наверное, не стоит удивляться, что пищеварительный тракт – одна из самых сложных структур, возникающих в ходе эмбрионального развития. Чтобы вы представили себе сложность эмбрионального балета, необходимого для закладки кишечника, я кое-что вам расскажу. В один прекрасный миг кишечник выпячивается, вырастая в полость, где лежит пуповина. Чтобы попасть назад в брюшную полость, он вьется и изгибается, как змея, заползающая обратно в плетеную корзинку заклинателя. Именно поэтому нужно совсем немного, чтобы все сломалось. Если кишечник застревает на обратном пути в брюшную полость, образуется омфалоцеле. Это такая особая пуповинно-кишечная грыжа. А если кишечник все же вползает на место, но стенка тела при этом нормально не закрывается, может образоваться гастрошизис. Так называется патология, при которой части кишки выпячиваются наружу через щель или прореху, образовавшуюся в ходе развития. А поскольку амниотическая жидкость не приспособлена к тому, чтобы в ней находился кишечник, в результате он часто повреждается. Поврежденные участки приходится удалять, а разрывы соединять.{70} И все вышеописанное – только малая доля того, что может пойти не так при развитии структур, в которых позже вырастут настоящие микробиологические и физиологические джунгли. Да, думать о процессах, идущих у нас в кишках, не всегда приятно, зато зная и понимая их, мы приближаемся к новейшим методам поддержания собственного здоровья.
А теперь давайте отправимся в Китай. И вот почему: ученые из Шанхайского университета Джао Тонг недавно поставили диетологию с ног на голову.
Они изучали кишечник одного болезненно толстого человека, который при весе в 175 кг выглядел, как настоящий борец сумо. Оказалось, у него в избытке присутствовали бактерии из рода Enterobacter. Обычно такие бактерии есть в небольшом количестве у всех, однако в этом случае они составляли 35 % всех кишечных бактерий. Это очень много. Чтобы понять, как Enterobacter влияют на организм, ученые взяли штамм этих бактерий и поселили в кишечник мышам, которых выращивали в специальных стерильных условиях – там вообще не было никаких микроорганизмов.
И… ничего не произошло.
На этом эксперимент мог бы и закончиться, но ученые решили посмотреть, что будет, если мышей перевести на диету, похожую по составу на богатую жиром пищу, которую ел их пациент. Другими словами, мышей отвезли в «МакДоналдс» и накормили двойным чизбургером, а еще дали большую бутылку минералки и картофель фри. Много жиров и много углеводов. Никого не удивило, что мыши здорово потолстели.
Интересно другое. Следуя стандартной методологии научного эксперимента, ученые сохранили отдельную группу мышей, которых тоже кормили очень жирной пищей, но при этом бактерий Enterobacter им не подселяли. И эти мыши остались тощими, как швабры!{71} Так была ли пища нашего толстяка причиной его проблем? Безусловно, была. Но, по всей видимости, далеко не единственной.
Со временем мы наверняка поймем, как особая комбинация микробиома и диеты способна повлиять на показания весов.
Конечно, нельзя быстро вылечить ожирение, зато вполне можно получить новых бактерий. А если это те самые бактерии, которые сумеют внести свой вклад в здоровое, правильное усвоение жиров? Не поспособствует ли это избавлению от лишнего веса?
Когда мы говорим о наших внутренних зверинцах-микробиомах, стоит задуматься не только о лишнем весе. И не забывайте – микробы живут и на поверхности нашего тела.
Они влияют еще и на сердце. Вы наверняка не раз слышали, что красное мясо и яйца вредны для сердечно-сосудистой системы. А вот о том, что дело далеко не только в насыщенных жирах и холестерине, содержащихся в таких продуктах, вы наверняка не слышали. Риск сердечных заболеваний связан еще и с карнитином. Сам по себе карнитин совершенно безвреден, но когда он попадает к бактериям, которые есть в кишечнике у большинства из нас, он превращается в другое вещество, триметиламин-N-оксид. Или, как его еще называют, ТМАО. И вот этот ТМАО, попадая к нам в кровь, очень опасен для сердца.{72}
До сих пор влияние обитателей наших внутренних «зверинцев» на наше здоровье интересовало ученых гораздо меньше, чем изучение генома. Однако сегодня уже многие исследователи занялись микробиомом, поскольку совершенно ясно: микробы в кишечнике влияют на нас не меньше, чем то, что мы едим, и то, какие гены достались нам от предков. Даже у однояйцевых близнецов, геном которых совершенно идентичен, может быть разный микробиом. Особенно если у них разный вес.
Именно поэтому, раз уж мы решили стать смотрителями своего генетического наследия, заодно стоит и поинтересоваться здоровьем собственного микробиома. Один из простых способов – откажитесь от использования без разбора предметов гигиены с антибактериальными свойствами: антибактериального мыла, шампуня и даже зубной пасты. Также, вместо того, чтобы безропотно глотать прописанные вам таблетки, подробно обсудите с врачом необходимость приема очередного антибиотика. Как мы знаем из истории, силовая смена политического режима может иметь непредвиденные и долгоиграющие последствия. Это же справедливо и для микрофлоры, которая очень быстро меняется в результате приема лекарств.
Все это невероятно сложно, а потому неудивительно, что у многих людей, желающих использовать то, о чем я только что рассказал, опускаются руки. Но отчаиваться не надо, и я скажу, почему. А пока вернемся в больничную палату, где Синди со своей матерью уже меня ждали.
Итак, я приехал в отделение неотложной помощи к 4:30 утра. Там уже оформляли необходимые бумаги, а сама девочка лежала под капельницей, получая прямо в кровь так необходимую ей сейчас глюкозу и восполняя запас жидкости в организме. Для Синди обязательно использовать глюкозу как источник энергии. Ведь если она будет получать калории, переваривая белки, изза НОК у нее сильно повысится уровень аммиака в крови. Аммиак вреден для организма, а особенно он опасен для развивающегося мозга: когда его уровень в крови повышается, возникают побочные симптомы, которые так напугали мать Синди, – слабость, вялость и рвота.
Именно изза возможного повреждения мозга при повышенном уровне аммиака в крови сегодня применяют более агрессивное лечение НОК, чем раньше. В особенно тяжелых случаях даже используют «генную терапию скальпелем»: больным пересаживают печень, в клетках которой сломанный у них ген находится в рабочем состоянии.
Случай Синди не настолько тяжелый. И вряд ли ей в ближайшее время предстоит трансплантация печени. Вообще, с каждым днем появляются все новые методы терапии, и, к счастью, НОК уже не смертный приговор, как это было совсем недавно.
Образец крови Синди в срочном порядке отправили в лабораторию. Ожидая результаты анализов, я размышлял о том, сколь сильно изменилась врачебная практика за последние несколько лет. Еще совсем недавно мы бы ничего не знали о генетической природе заболевания Синди, пока не стало бы слишком поздно. Ведь чтобы получать ответы на генетические вопросы, нужно суметь их задать. А если непонятно, какой именно ген связан с тем или иным заболеванием, невозможно и сделать соответствующие тесты. И наоборот, понимание природы наследственных болезней позволяет проводить именно те анализы, которые нужны.
Но вот наконец у меня в руках результатыанализов. Ну что ж, уровень аммиака в крови у Синди не так высок, как мы боялись. Также не обнаружено серьезных признаков дисфункции внутренних органов.
Хорошие новости. Я записал свои выводы в карту и отправил имейл коллегам, которые придут утром и сменят ночную смену. Закончив дела, я чувствовал себя выжатым как лимон. Трех с половиной часов сна оказалось явно недостаточно.
Стараясь не заснуть за рулем, я ехал домой. По дороге я задумался о том, сколько же еще нам неизвестно в генетике и биохимии. И там, в этом неизвестном, скрываются причины множества болезней, подобных недугу Синди. Видя каждый день, как сражаются за жизнь больные детишки и их родители, я восхищаюсь их мужеством и стойкостью, а иногда открываю новые направления клинических исследований. Если бы я не наблюдал за такими семьями на протяжении многих лет, не был бы рядом в их хождениях по мукам, наверняка бы упустил шансы сделать свои небольшие открытия в клинике.
А теперь я расскажу о том, как сегодня определяют детей, подобных Синди, нуждающихся в специальной диете и специальном лечении, причем на той стадии, когда все еще в их жизни можно поменять. Но чтобы понять, в каком направлении сегодня идут ученые, занимающиеся генетическими основами питания, надо знать не только, где, на каком этапе они находятся сейчас, но и с чего стартовали. Кстати, если вы сами или кто-то из ваших близких родились в конце 1960х годов, вам, скорее всего, уже пригодились достижения науки в этой области.
А все началось в конце 1920х годов. Одна норвежка по имени Боргни Игленд очень хотела помочь своим маленьким детям. Девочку звали Лив, а мальчика – Даг. И оба были умственно отсталые. При этом фру Игленд была уверена, что в младенчестве с ними ничего дурного не произошло. Несчастная мать ходила от одного врача к другому и даже обращалась к целителям, но все было тщетно.{73}
Однако к счастью для Синди и других детей с нарушенным метаболизмом нашелся врач (и к тому же еще и химик), который всерьез заинтересовался детьми Игленд. Его звали Асбьёрн Фёллинг. В отличие от многих других эскулапов Фёллинг внимательно выслушал фру Игленд. Особенно его внимание привлекло то, что, по словам матери, моча ее детей имела странный, какой-то затхлый запах.
Когда по запросу Фёллинга образец мочи Лив доставили в его лабораторию, в ней поначалу не нашли ничего специфического. Все тесты кроме последнего, не показали никаких отклонений. Последний же анализ говорил о присутствии в моче кетонов. Эти органические вещества появляются, когда организм использует жиры, а не глюкозу в качестве источника энергии. Для этого теста нужно капнуть несколько капелек мочи на хлорид железа. Если кетоны в моче есть, хлорид железа окрасит мочу в фиолетовый цвет. Но на этот раз получился зеленый.
Заинтригованный Фёллинг попросил принести для анализа и мочу Дага. И снова хлорид железа окрасил мочу в зеленый цвет. В течение двух месяцев фру Игленд носила в лабораторию мочу своих детей. И все это время Фёллинг пытался понять, что же за вещество в ней вызывает такую нестандартную реакцию. В конце концов он пришел к выводу, что это – фенилпиро-виноградная кислота.
А затем доктор Фёллинг обратился к социальным службам, занимающимся уходом за детьми с нарушениями развития. Так ему удалось получить еще 8 образцов мочи, дававших ту же необычную реакцию на хлорид железа. Причем в двух случаях это опять были дети одних родителей.
Фёллингу удалось понять, какое химическое вещество вызывает умственную отсталость у стольких детей, однако прошло еще не одно десятилетие, прежде чем ученые разобрались, что все дело – в генетической ошибке, вызывающей нарушение метаболизма, в генетическом дефекте, подобном тому, что вызвал НОК у Синди. Организм с таким дефектом не может нормально усваивать, разлагать фенилаланин, которого очень много в пище, богатой белками.
Фру Игленд была абсолютно права, полагая, что ее дети родились нормальными, однако наследственное заболевание, позже получившее название фенилкетонурии (ФКУ), привело к тому, что в их крови стал накапливаться фенилаланин. Причем в таком количестве, что это нанесло непоправимый вред мозгу ребят.
Зато, как только стало понятно, как все это работает, ученые смогли разработать специальную диету, которая предотвращала отставание умственного развития – если только ФКУ обнаруживалась достаточно рано. Единственной проблемой стало выявление болезни и переход на специальное питание до появления необратимых последствий.
Как же обнаружить ФКУ вовремя? Решение сей непростой задачи нашел Роберт Гатри. Этот выдающийся врач и ученый начал свою карьеру, занявшись онкологией, и только причины личного характера заставили его повернуть свои исследования в совершенно иное русло. У сына и племянницы Гатри обнаружилось отставание в развитии, и он решил попытаться что-то для них сделать. Оказалось, что у его племянницы ФКУ. Ей еще можно было помочь.
И вот, используя свой опыт работы с раком, Гатри разработал систему определения ФКУ. Для этого достаточно было всего лишь капельки крови из пятки новорожденного, сохраненной на специальной карточке. Такие карточки, известные ныне как «карточки Гатри», уже с 1960х годов активно используются в США. С тех пор эту практику переняли в десятках других стран. С годами методику улучшили, и те же карточки используют теперь для определения многих других заболеваний.
Потребовалось больше 40 лет с того дня, когда Боргни Игленд решила во что бы то ни стало разобраться с умственной отсталостью своих детей, до того времени, когда карточки Гатри нашли повсеместное применение. Конечно, детям самой Игленд они уже не помогли.
Нет слов, чтобы описать глубину ее трагедии, но история ее ребят помогла многим другим. Работы Фёллинга и Гатри несомненно приблизили человечество к светлому будущему. Вот что говорила по этому поводу Перл Бак, замечательная писательница, лауреат Нобелевской премии и – приемная мать девочки, страдавшей ФКУ: «То, что было в прошлом, порой меняется в будущем. Для некоторых наших детей все уже слишком поздно, но если их беда заставит хоть кого-нибудь задуматься о том, что трагедии иногда можно избежать, значит, их жизнь, пусть и не самая успешная, была прожита не зря.» И Перл Бак совершенно права.
Сегодня карточки Гатри и скрининг новорожденных на их основе позволяют определять несколько дюжин нарушений метаболизма. И это еще один пример того, как сравнительно редкое заболевание в итоге оказывает эффект на жизнь всего человечества.
Но даже такой скрининг – не панацея от всех бед. Бывает, для правильного лечения требуются сложные генетические тесты, которые показывают, сколь мизерные предпочтения в еде влияют, причем порой очень сильно, на наше здоровье.
Впервые я увидел Ричарда дождливым весенним утром 2010 года.
Он практически бегал по потолку палаты, когда я туда вошел. И, как я понял потом, это было важной частью его симптомов.
Несомненно, определенный задор свойственен всем десятилетним мальчикам. Но этот парень был чем-то исключительным. Неудивительно, что у него были серьезные проблемы в школе. Но в больницу он попал не изза этого. У него болели ноги.
Во всем остальном, по крайней мере внешне, Ричард был совершенно здоров. Скрининг при рождении? Абсолютно нормальный. Результаты последней диспансеризации? Никаких отклонений от нормы. Он был в настолько хорошей форме, что прошло довольно много времени, прежде чем кто-либо вообще догадался, что с ним не все в порядке. И мы, возможно, так ничего и не узнали бы, если б не внимательные врачи, которые обратили внимание на его жалобы. А ведь до того их списывали на совершенно ненаучные «ростовые боли».
Не зная, как объяснить эти боли, врачи проанализировали геном мальчика. Оказалось, у Ричарда НОК, совсем как у Синди, про которую я вам раньше рассказывал.
Вы, наверное, еще не забыли, что НОК приводило Синди к многократному попаданию в больницу. А вот в случае Ричарда болезнь проявила себя иначе. У него просто болели ноги, что не так-то просто связать с повышенным уровнем аммиака вкрови.
В остальном симптомы были настолько малозаметны, что и сам Ричард, и его отец не сразу поверили, что он болен. Они так яростно отвергали сей факт, что в тот день, когда мы впервые повстречались, у него из кармана штанов торчала завернутая в фольгу палка колбасы пепперони. Это при том, что и его родителям, и самому Ричарду не раз говорили, что при НОК следует свести к минимуму количество белковой пищи.
Однако это палка пепперони оказалась причиной того, что болезнь Ричарда почти не проявлялась.
Родители Ричарда не понимали нечто очень важное: невнимательность на уроках и плохое поведение в школе вызваны отнюдь не недостатками воспитания. Это все – игры физиологии. У большинства людей повышенный уровень аммиака приводит к дрожи, судорогам и даже коме, а вот Ричард от этого стал слишком подвижным, сверхвозбудимым и с трудом мог на чем-то сосредоточиться.
Буду с вами честен: я сначала тоже ничего не понял, а потому посоветовал тщательнее соблюдать предписанную диету, и тогда боли в ногах уйдут.
А спустя полгода Ричард снова пришел ко мне. Все это время он питался так, как ему рекомендовали врачи. Ноги у него больше не болели, он стал спокойнее, научился быть внимательным и, ко всеобщему удивлению, – превратился в отличника! И никто его больше не назвывал «маленьким чудовищем».
В последующие месяцы я много размышлял об этой невероятной перемене. Наверняка таких, как Ричард, немало. Может, сотни, а скорее всего, даже тысячи. И все эти ребята, сами того не понимая, едят то, что совсем не соответствует их генетике. И даже если их состояние не столь тяжело, чтобы совсем испортить метаболизм, то уж многочисленные вызовы в кабинет директора школы им обеспечены.
Обычно меня зовут посмотреть больных детишек, лечащихся в очень специализированных медицинских центрах. А сколько ребят, попадающих к обычным врачам, не получают нужной помощи? А скольких вообще не приводят в больницы?
Мы не имеем ни малейшего представления о том, у скольких людей с дефектами умственной деятельности или с различными формами аутизма нарушен метаболизм. Их заболевания просто никто и никогда правильно не диагностировал. Ведь, например, пока ученые не разобрались с ФКУ, никто и не подозревал, что умственная отсталость в этом случае вызвана проблемами метаболизма.
Я очень надеюсь, что с прогрессом медицины мы научимся понимать истинные причины болезней, подобных той, от которой страдал Ричард. И спасем больше жизней – благодаря медицинскому вмешательству и несложному переходу к генетически правильно обусловленному метаболизму.
Так что же все-таки истории Синди, Ричарда и Джеффа говорят нам о правильном питании? Ответ прост. На их примерах мы четко увидели, что каждый из нас абсолютно уникален. Причем не только с точки зрения генома – уникальны и наши эпигеном и микробиом. Выбрать правильное питание – не значит обеспечить себе нужное количество витаминов. Мы можем и должны для этого изучить наши гены, метаболизм и микробиом. И только так можно понять, какая пища нам подходит, что есть надо, а что – нет.
Составление особых диет для людей с редкими генетическими заболеваниями – уже давно пройденный этап. Сегодня, благодаря умению ученых секвенировать, прочитать наш геном, мы можем сесть за стол, сервированный специально для нас. Причем с учетом всех особенностей наших наследственности и микробиома.
И совершенно не обязательно ограничиваться едой. Наша домашняя аптечка тоже должна быть подобрана в соответствии с нашим геномом. И сейчас я расскажу вам как.
Глава 6
Дозы генов
Как смертоносные обезболивающие, парадокс предотвращения и «ледяной человек» Эци меняют лицо современной медицины
Каждый год умирает не одна тысяча людей, еще больше – заболевают, и все изза того, что принимают лекарства, точно следуя указаниям врачей.
Дело тут вовсе не в недосмотре докторов. В подавляющем числе случаев выписанные дозы точно соответствуют нормам, рекомендованным производителями лекарств и общепринятым в медицинской практике. Настоящая причина всех этих непредвиденных бед – в человеческих генах. Изза разницы в геноме все мы немного по-разному усваиваем лекарства: у некоторых из нас наследственная предрасположенность разлагать лекарства лучше, чем у остальных людей. Причина тут далеко не всегда в самих генах. Зачастую разница кроется в числе копий тех или иных генов, важных для усвоения определенных лекарств. Не у всех людей геном одинакового размера. У кого-то немного больше, у кого-то, наоборот, чуть меньше. И это, кстати, еще один фактор, который делает всех нас немножко разными. Или даже не немножко. Невозможно узнать, что именно вы лично унаследовали от предков, не пройдя генетическое тестирование или секвенирование.
Если у человека потерян кусочек генома, отвечающий за один из важных этапов развития, или еще какой-то, влияющий на здоровье, такое изменение, скорее всего, приведет к развитию того или иного синдрома. А вот если речь, наоборот, идет о лишних копиях фрагментов ДНК, последствия предсказать почти невозможно.
Иногда такой лишний участок ДНК не играет никакой роли, а иногда он кардинально меняет всю жизнь своего обладателя. Так, лишние копии генов запросто могут превратить самые распространенные лекарства в смертельно опасные. Мы уже знаем: все, что мы делаем в жизни, влияет на наш геном, и это влияние не менее важно, чем наша наследственность. И прием лекарств тут – совсем не исключение.
В моей практике был один очень печальный случай. Маленькая девочка по имени Меган умерла после самого обычного удаления миндалин. И дело было не в том, что ее организм не перенес анестезию или хирургическое вмешательство. Операция прошла успешно, и уже на следующий день Меган отправили домой. Погибла девочка потому, что врачам даже в голову не пришло посмотреть на гены Меган.
Если бы не эта трагическая случайность, она могла бы прожить всю жизнь, так и не узнав о том, чем генетически отличается от других людей. У Меган была совсем небольшая дупликация в геноме. Такие же есть у миллионов других людей. Все дело в том, где она, эта дупликация, сидела в геноме Меган. Вместо двух копий гена CYP2D6 (по одной от каждого из родителей) у Меган их было три.{74}
После операции, чтобы облегчить боль, врачи часто назначают пациентам кодеин. Но в результате мутации небольшие дозы кодеина превращались в организме Меган в большие дозы морфина. Причем очень быстро. В итоге доза лекарства, которая у большинства детей снимала боль и помогала восстановиться после операции, у Меган привела к передозировке и смерти девочки.
Страшнее всего в этой истории то, что подобное бывает не так уж и редко. Почти 10 % европейцев и целых 30 % североафриканцев исключительно быстро усваивают лекарства{75}. А причина – в небольших вариациях их генов. Именно поэтому в 2013 году в США в итоге запретили использовать кодеин после тонзиллэктомии (удаления миндалин) и аппендэктомии (удаления аппендикса).{76} Правильное решение, особенно когда речь идет о лечении детей. Однако, учитывая, сколько всевозможных лекарств и генов взаимодействуют подобным образом, это – всего лишь капля в море. А потому до сих пор во многих случаях лекарства не лечат, а калечат.
С другой стороны, примерно 10 % представителей некоторых этносов, наоборот, очень медленно метаболизируют определенные лекарства. На деле это значит, что стандартная доза кодеина вообще не подействует. Послеоперационный период для таких людей может стать невероятно тяжелым, даже если они, тайком от врачей, принимают больше обезболивающих, чем им назначили. Сегодня уже существуют методы определения скорости – слишком большой или слишком малой – метаболизма некоторых лекарств, включая опиаты. Для этого нужны сравнительно простые генетические тесты. Но вряд ли врач вам их назначал, прописывая опиаты вроде кодеина в виде тиленола3.
Так почему же эти тесты не используются повсеместно? Хороший вопрос, и настоятельно рекомендую вам задать его своему врачу, когда он попытается в следующий раз выписать вам или вашим детям сильнодействующие лекарства.[16]
Безусловно, то, что опасно для одних, совершенно безвредно для других. И для многих людей кодеин был и остается хорошим и надежным средством обезболивания.
Мы постепенно входим в мир, где нет стандартных доз для лекарств, нечувствительных к особенностям генов конкретного человека. И я очень надеюсь, что этот переход произойдет как можно скорее. Ведь тогда каждый будет получать рецепт, учитывающий множество индивидуальных генетических факторов, и в итоге принимать оптимальную дозу лекарства.
Кроме стандартных доз лекарства, помогающих большинству, но далеко не каждому, постепенно меняется и представление о том, какую роль геном играет в профилактике тех или иных заболеваний. И для этого я расскажу вам о Джеффри Роузе и о его удачно названном «парадоксе предотвращения».
Часть докторов занимается клинической практикой, а часть – медицинскими исследованиями. Не все способны делать то и другое одновременно. А те, кто способны, не всегда хотят.
Но для некоторых из нас, и для меня тоже, возможность увидеть, как наша научная деятельность улучшает жизнь пациентов, бесценна. К тому же иногда это позволяет понять то, что не очевидно исследователю, запершемуся в стенах лаборатории.
Джеффри Роуз был одним из лучших в мире специалистов по хроническим сердечно-сосудистым заболеваниям и ведущим эпидемиологом своего времени. Он вполне мог бы и не заниматься практикой в госпитале Святой Марии, расположенном в лондонском районе Паддингтоне. Тем не менее Джеффри продолжал лечить больных и не оставил это благородное занятие, даже ослепнув на один глаз после жуткой автомобильной аварии. Как он не раз говорил коллегам, он продолжал практику, дабы быть уверенным, что его эпидемиологические теории находят свое подтверждение в реальной жизни{77}. Лучше всего Роуз известен, пожалуй, благодаря его идеям всеобщей и повсеместной профилактики сердечных болезней. Однако сам он осознавал тщетность таких программ. Он сформулировал это как парадокс предотвращения: перемены образа жизни, которые снижают риск болезни для всей популяции, не приносят пользы многим конкретным людям.{78} При таком подходе во главу угла ставится успех всей программы в целом и игнорируются нужды тех, кто не попадает в генетическое большинство. Другими словами, лекарство от всех болезней, придуманное для мужчины-европейца ростом 1,70 м и весом в 84 кг, лично для вас может оказаться бесполезным или, как мы видели на печальном примере маленькой Мэган и кодеина, даже смертельным ядом.
Несмотря на это, средней уровень здоровья людей значительно возрос именно благодаря таким общим мерам. Например, прививкам, скажем, от ветрянки. Однако врачи лечат не целые популяции, а вполне конкретных людей, но руководствуются при этом информацией, полученной в результате популяционных исследований. Поэтому-то кодеин и использовали как обезболивающее после тонзиллэктомии у детей. Ведь в большинстве случаев он очень помогает.
Читать бесплатно другие книги:
