Епігенетика Харчування може залишити сліди на геномі - спектрі науки
Дієта та генетичний склад: "Лікарі часто нічого про це не знають"
Spektrum.de: Професор Мансуй, моїм майбутнім онукам безвідповідально не їсти оливкову олію чи горіхи?
Ізабель Мансуй: Ми всі відповідаємо за своє здоров’я.
У своїй новій книзі ви рекомендуєте епігенетичну дієту, яка повинна приносити користь не тільки нашому власному тілу, але й нащадкам. Чи можу я нашкодити здоров’ю своїх майбутніх дітей, онуків та правнуків чи принести користь за допомогою того, що я їм сьогодні?
За останні 15 років багато досліджень показали зв'язок між певними поживними речовинами та епігенетичними змінами. Існують дослідження, які показують, що люди, які стикалися з голодом, мають більший ризик метаболічних та серцево-судинних захворювань, ожиріння та вищої смертності в подальшому житті. Це також вплинуло на їх дітей та онуків, і цей ефект також продемонстрували на мишах та щурах.
Як ви пояснюєте це пряме успадкування, яке сходить до життєвих подій, а не до мутацій?
На відміну від того, що давно вважали, не тільки гени визначають наші властивості. Насправді на всіх нас сильно впливає те, що нас оточує - досвід, який ми отримуємо, їжа, яку ми вживаємо, повітря, яким ми дихаємо, почуття, які ми відчуваємо. Усі ці фактори можуть спричинити хімічні зміни в нашій ДНК, які успадковуються: так звані метилювання, модифікації гістонів та зміни РНК у клітинному ядрі (примітка редактора: див. "Епігеном" нижче).
Але на прикладі голоду, чи справді нам потрібна епігенетика, щоб пояснити вплив на потомство? Коли вагітна жінка, у дитини якої вже була зародкова лінія, голодна, клітини трьох поколінь зазнають безпосереднього впливу.
Це правда. Але дослідження також включали людей, які були дітьми на момент голоду. Ефекти були також очевидні у їх онуків - жодна клітина яких не була оголена. На мишах вчені навіть вивели третє і четверте покоління тих тварин, яких годували дуже жирною їжею. У цих нащадків виявилися однакові симптоми, хоча жодна з їх клітин не зазнала безпосереднього впливу.
Вони радять оливковій олії впливати на гени, щоб у нащадків не розвинувся атеросклероз. Ви вже дійсно знаєте про це?
Багато експериментів показали, що екстракти оливкової олії або брокколі впливають на активність генів - у культурі клітин та у тварин. Було навіть дослідження, в якому люди просили вживати багато брокколі, а потім перевіряли метилювання їх генетичного матеріалу. Десятки, якщо не сотні досліджень показали, що дієта може впливати на метилювання.
Ви їсте стільки різних речей, як можна визначити ефект від однієї їжі?
Складно, це так. Але ці дослідження підтверджуються даними експериментів на тваринах. Ви берете 50 мишей, кожна з яких має однаковий геном, і годуєте одну половину брокколі, другу половину дієтою з високим вмістом жиру. Потім ви дивитесь на кров, печінку, мозок та інші тканини, які вам здаються цікавими. Якщо ви контролюєте всі інші параметри, а тварини в іншому випадку ведуть одне і те ж життя, ви можете бути впевнені, що відмінності пов'язані з дієтою.
"Ми надаємо пояснення, чому дешево їсти дуже специфічну їжу"
Навіщо потрібна епігенетична дієта, яку ви рекомендуєте у своїй книзі? Це багато в чому відповідає тому, що так чи інакше радить наука про харчування: середземноморська дієта.
З деякими відмінностями, наприклад, їсти брокколі та пити зелений чай через містяться в них поліфеноли та сульфорофани. Відомо, що ці речовини, звані «донорами метилу», приєднуються безпосередньо до епігеному. Звичайно, не є новиною те, що овочі корисні для здоров’я. Але ми надаємо пояснення, чому вживати певні продукти дешево.
Чи можете ви переборщити з епігенетичною дієтою?
Вживання занадто багато брокколі або зеленого чаю теж не корисно для здоров’я. Наприклад, рак характеризується занадто великою кількістю метилювання. Ви хочете, щоб деякі гени були метильовані, інші воліють мати деметильовані. Є харчові компоненти, які мають тенденцію до зміцнення того чи іншого. Але загалом донори метилу можуть допомогти збалансовано живити організм. Вистачає людей, які взагалі не їдять свіжих овочів.
Епігеном
Епігенетика вивчає, як довкілля може вплинути на нашу генетичну програму. Сама генетична інформація не змінюється. Епігенетичні фактори або регулятори складають епігеном: усі епігенетичні зміни, які можуть впливати на активність або зчитування генів. Вони можуть перейти до дітей, але, ймовірно, зникнуть через кілька поколінь.
Однією з можливих епігенетичних змін є метилювання ДНК: метильні групи, прикріплені до ДНК, можуть перешкоджати зчитуванню генетичної інформації, тобто включати або вимикати гени. Придатки служать епігенетичними маркерами геному. На додаток до ДНК, гістони та РНК (рибонуклеїнова кислота), що містяться в ядрі клітини, також можуть передавати епігенетичну інформацію. Гістони - це білкові комплекси, навколо яких обгорнутий генетичний матеріал, а модифікації гістонів - це хімічні зміни в гістонах, які змінюють ступінь упаковки ДНК і, таким чином, впливають на транскрипцію. Активні гени переписуються в так звану РНК-месенджер, і за допомогою цього процесу, відомого як транскрипція, клітина отримує інструкції щодо побудови білків. Успадковані регуляторні молекули РНК можуть блокувати процес синтезу білка. (Елі)
Однак доктрина полягає в тому, що епігенетичні маркери все одно будуть видалені.
Це неправильно, як ми знаємо сьогодні. Більшість метилувань ДНК і модифікацій гістонів видаляються двічі: в статевих клітинах, а потім знову в ембріоні. Але від 10 до 15 відсотків залишаються. Крім того, РНК у статевих клітинах також бере участь у спадкуванні - і це взагалі не перепрограмоване.
РНК - це, як правило, генетична інформація, в яку транскрибується активована ДНК. Як воно потрапляє в сперму?
Те, що в спермі є навіть РНК - це нове відкриття. Завдання сперми - лише донести генетичну інформацію до яйцеклітини. Ось чому ДНК там щільно упакована і неактивна; РНК не утворюється. Усередині сперми знаходиться РНК, яка походить з попередніх стадій розвитку статевих клітин. Ця РНК дуже чутлива до впливу навколишнього середовища, таких як алкоголь, наркотики, харчування та токсини навколишнього середовища, особливо в дитячому та юнацькому віці.
Той факт, що ця РНК присутня, не означає, однак, що вона може спричинити епігенетичні зміни у нащадків.
Наприклад, ми витягли РНК із сперми травмованих мишей і ввели її в запліднені яйцеклітини. У нащадків розвиваються симптоми травми, ніколи не зазнаючи цього. РНК самої сперми достатньо, щоб викликати симптоми у нащадків.
Але вони все ще миші ...
У нас також є висновки про людей. Моя команда працює з лабораторією в Пакистані, яка проводить перевірку народжуваності. Ми просимо чоловіків, які проходять огляд там, чи бажають вони заповнити анкету про своє дитинство. 100 вже взяли участь. Третина взагалі не має травматичного досвіду. Третина перенесла принаймні одну травму до 17 років, а інша третина пережила кілька важких травм. Ми проаналізували їх зразки, і деякі епігенетичні маркери були змінені, як і у наших травмованих мишей. Чим важче травма, тим більші зміни.
"Якщо люди їдять дуже жирну дієту, епігенетичні зміни можна виміряти в крові, яка триватиме тижнями".
Яка користь для нас, коли ми знаємо, що хвороби успадковуються епігенетично?
Генетичних причин для багатьох складних захворювань не виявлено. Наприклад, у близнюків однаковий геном, але іноді один хворіє, а інший ні. У цих випадках можна припустити, що епігенетичні фактори є відповідальними. На жаль, лікарі часто нічого про це не знають. Знахідкам знадобиться більше часу.
Той факт, що вплив навколишнього середовища може спричинити захворювання, не є нічим новим - для пояснення цього потрібна епігенетика?
Існує багато доказів того, що токсини навколишнього середовища, алкоголь, куріння та наркотики змінюють епігенетичний профіль крові та слини. Навіть якщо люди їдять дуже жирну дієту, епігенетичні зміни можна виміряти в крові, які триватимуть тижнями, навіть якщо вони змінять свої харчові звички.
Це просто кореляція, а не причинно-наслідковий зв’язок.
З людьми, так, немає іншого способу це показати. Ось чому ми робимо експерименти на тваринах, в яких ми можемо все контролювати. Усі наші миші мають абсолютно однаковий геном. У цих тварин відмінності повинні бути зумовлені епігенетичними змінами.
“Люди з депресією часто почуваються винними. Думка про те, що у них може бути сімейний тягар, їм допомагає «
У багатьох уже є достатньо власних проблем - якщо тепер вам доведеться мати справу з проблемами своїх предків і відповідати за майбутні покоління, це буде трохи більше, ви не думаєте?
Якби мені сказали, що з вашими предками є проблема, і тепер ви несете тягар, це було б поганою новиною. Але багато людей страждають на психічні розлади і намагаються зрозуміти, що з ними не так. Зокрема, люди з депресією часто почуваються винними. Думка про те, що у них може бути сімейний тягар, їм допомагає. Я сподіваюся, епігенетична інформація допоможе зняти клеймо.
Як пацієнт, що саме ти можеш з цим зробити, коли дізнаєшся, що успадкував розлад?
Ми знаємо про травмованих мишей, що вони отримують велику користь від сприятливого середовища. Клітини з простором для гри та випуску пари, групи та повноцінне харчування можуть полегшити наслідки травми. Є надія, що епігенетичні зміни оборотні, навіть при важкій травмі. Це означає: з епігеном ми маємо можливість щось змінити.
Тож для людей вам просто потрібно знайти еквівалент чудової клітки?
Нам потрібно дивитись на тіло і розум в цілому. Наприклад, травма може пояснити метаболічне захворювання. А у випадку з психічними розладами, це не лише питання настрою, а й соціального середовища, харчування та багато іншого. Багато медичних працівників та психіатрів призначають ліки, не розуміючи, з якою проблемою стикається пацієнт. Психологи в цей момент краще, оскільки намагаються зрозуміти людей у всій їх складності. Я думаю, що психотерапія є більш ефективною, ніж психотропні препарати.