Читая между строк ДНК. Второй код нашей жизни, или Книга, которую нужно прочитать всем - Петер Шпорк

За этим курьезным примером скрывается интереснейшая концепция, а именно — концепция программирования в раннем детстве. Если верить ей, на стадии раннего развития организм проходит несколько критических периодов, когда формируются эпигенетические модели регулирования. Они готовят ребенка к жизни.

Если, например, в утробе матери ребенок получает экстремально мало питания, то обмен веществ эпигенетически настраивается на голодное существование. А когда младенцы и дети уже не голодают и, предположительно даже тогда, когда питаются относительно нормально, они сразу набирают лишний вес. Вследствие этого эпигеном клеток, участвующих в обмене веществ малышей, снова перепрограммируется, и таким образом закладывается основа метаболического синдрома. Точно такая же картина наблюдается у детей, которые сначала не испытывали недостатка в пище, но затем — в утробе матери или в раннем детстве — перекармливались. Их обмен веществ также настраивается на чрезмерное количество еды. Соответствующие клетки программируются таким образом, что постоянно испытывают потребность в добавке. Ребенок, скорее всего, будет и останется толстым.

Британский эпидемиолог Дэвид Баркер в 1990-е годы высказал вызвавшую большой интерес идею о возникновении метаболического синдрома, которую он назвал теорией внутриутробного программирования (developmental origins theory). В ней утверждалось, что основы для развития заболевания формируются в период внутриутробного развития плода. Эта идея получила распространение под названием «гипотеза Баркера». Риск того, что человек будет страдать от ожирения, диабета 2-го типа, гипертонии, а также инфаркта миокарда или инсульта тем больше, чем меньше его вес при рождении. По Баркеру, недостаточное питание в утробе матери ведет к «перманентным изменениям структуры организма, психологии и обмена веществ, которые уже у взрослых вызывают сердечные заболевания и инсульты».

Более двадцати лет назад британский ученый проанализировал огромное количество данных из Англии и Уэльса. При этом он обнаружил, что очень много людей умирало от инфаркта миокарда в тех областях, где за 60 лет до этого регистрировалась повышенная смертность грудных детей. Это происходило обычно вследствие голода. Может быть, инфаркт миокарда был болезнью бедняков? Неужели у детей тех родителей, которым пришлось голодать, мало шансов на здоровую жизнь? Получает ли ребенок той матери, которая во время беременности не голодала, пожизненные преимущества?

Баркер пытался найти ответы на эти вопросы. Он первым обнаружил связь между весом новорожденного и риском развития инфаркта миокарда. В эту концепцию хорошо вписывается картина состояния здоровья людей, родившихся во время или сразу после голодной зимы в Нидерландах. Они отличаются низким ростом, и среди них гораздо выше среднего процент страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями, диабетом и ожирением. Аналогичные результаты были получены в ходе исследований в США, Финляндии и Индии.

О том, что причиной всех этих явлений можно считать раннюю адаптацию второго кода, свидетельствует работа, опубликованная в 2008 году. Бастиан Хейманс, молекулярный эпидемиолог из Лейдена, провел генетический анализ переживших голодную зиму. Даже через шесть десятилетий он обнаружил характерные особенности в модели метилирования ДНК. У 60 испытуемых, матери которых были беременны во время голодной зимы, ген так называемого инсулиноподобного фактора роста 2 (ИФР-2) имел значительно меньше прикрепленных метильных групп, чем у их сестер и братьев того же пола, родившихся раньше или позже. Уже давно известно, что ИФР-2 строго контролируется эпигеномом и в качестве медиатора управляет главными этапами раннего развития организма.

Кроме того, ученые смогли доказать, что недостаточное питание в первые месяцы жизни также повышает риск развития метаболического синдрома или одного из его компонентов. Поэтому они говорят теперь не о фетальном программировании, которое происходит только в утробе матери, а о перинатальном программировании, происходящем в период до, во время и сразу после рождения.

Уже получены первые доказательства, что у людей, которым пришлось голодать в утробе матери или в раннем детстве, возрастает риск развития и других заболеваний, например остеопороза или хронических легочных болезней. Даже начало пубертатного периода и репродуктивная способность человека в дальнейшем, возможно, зависят от импульсов, полученных в перинатальный период.

Разумеется, изменение эпигеномов в критические периоды развития оказывает косвенное воздействие. Разовьется ли болезнь, зависит также от образа жизни в дальнейшем — и наоборот. У того, кто во взрослом состоянии слишком мало двигается, ест слишком много и не заботится о здоровом рационе, всегда существует повышенный риск заполучить одну из болезней цивилизации. С одной стороны, эти факторы напрямую повышают указанный риск, а с другой — нездоровый образ жизни постоянно оказывает негативное влияние на эпигеномы. Если же к измененной программе зародыша и младенца добавляется нездоровый образ жизни, метаболический синдром практически неизбежен.

Помимо этого эпигенетика может объяснить еще один загадочный феномен, касающийся людей в странах с так называемой переходной экономикой: они в большей степени подвержены болезням цивилизации, чем жители уже давно индустриализированных регионов. Их здоровье страдает, даже если они имеют небольшой избыточный вес и не такое высокое давление или уровень сахара в крови, как жители в развитых странах. Это может быть следствием иного перинатального программирования.

Люди, переселившиеся из бедной страны в богатую, скорее заболеют метаболическим синдромом, чем местные жители, ведущие сходный образ жизни. Так что они вдвойне страдают от того, что были запрограммированы на голод в утробе матери и раннем детстве, поскольку их метаболическая и гормональная системы намного более восприимчивы к сомнительным благам западной цивилизации, начиная с высококалорийной пищи и сидячей работы и заканчивая автомобилизированной средой.

Итак, многим странам, которые сегодня стремительными темпами включаются в глобальную экономику, грозят серьезнейшие проблемы в области здравоохранения. Прежде всего в Китае, но также, например, и в Мексике растет настоящая гора болезней, с которой, по словам американского ученого Барри Попкина, обеим странам удастся справиться, только если они уже сейчас начнут осуществлять широкомасштабные программы в области спорта и здорового питания.

Эпигенетики надеются, что в свете новых открытий в медицине общество принципиально изменит свое представление о болезнях. Растущий, сам себя формирующий организм обладает поразительной способностью реагировать на внешние воздействия, запуская механизмы долгосрочной адаптации. В будущем это должно учитываться в профилактике и лечении болезней. Так считает эпидемиолог Дэвид Баркер. «Ортодоксальная точка зрения, что причина сердечно-сосудистых заболеваний — лишь генетические факторы и образ жизни во взрослом возрасте, не привела к удовлетворительной стратегии борьбы с хроническими заболеваниями, — полагает он. — Модель становления хронических болезней в результате индивидуального биологического развития наконец открывает перед нами новые перспективы».

Представляется, что в эмбриональной и детской фазах у каждого органа существует свой собственный критический период развития. Печень, поджелудочная железа, сердце, бронхи, кости, жировая ткань и мышцы в такие периоды особенно активно перестраивают в клетках хроматин и присоединяют к своему геному большое количество метильных групп.

Именно в эти периоды та или иная система, вероятно, очень восприимчива к внешним воздействиям любого рода. Поэтому недостаточное питание может способствовать развитию различных старческих болезней в зависимости от того, когда оно имело место: например, остеопороза — когда формируются кости, диабета 2-го типа — когда развиваются вырабатывающие инсулин клетки поджелудочной железы, инфаркта миокарда — когда формируется сердце, и предположительно даже заболеваний дыхательных путей — когда развиваются бронхи.

Следовательно, в течение достаточно продолжительного времени родители не должны подвергать своих детей экстремальным нагрузкам. Это создаст гармоничную, здоровую среду для созревающих органов. И с помощью второго кода подарит детям очень крепкое здоровье на все последующие годы. Таким людям нездоровый образ жизни принесет сравнительно небольшой вред. Но другие рано или поздно станут роптать на судьбу и задумываться: почему болеют именно они, а не сосед, который гораздо меньше следит за своим питанием, или кузина, которая никогда не занималась спортом и с которой это должно было бы случиться гораздо раньше?