Пища, которую мы едим, влияет на наше здоровье | Epoch Times Россия
Пища, которую мы едим, влияет на наше здоровье

Ты то, что ты ешь: как влияет еда на наш генетический аппарат

Питание, гены и продолжительность жизни
Автор: 04.07.2022 Обновлено: 04.07.2022 12:43
Барбадос — остров в восточной части Карибского моря, население которого склонно к ожирению, а в прошлом сталкивалось с голодом.

В 1967 году среди рождённых на острове провели исследование, в ходе которого обследовали младенцев, чтобы затем понять, как питание, которое они получали в первый год жизни, влияло на их развитие и здоровье на протяжении всей жизни.

Исследование, получившее название «Исследование питания Барбадоса», позволило собрать данные сотен местных жителей.

Спустя годы профессор Шахрам Акбариан из Медицинской школы Маунт-Синай в Нью-Йорке вызвал в свою лабораторию 94 уроженца острова, родившихся вследствие нормальной беременности. 50 из них в первый год жизни страдали от питания с низким содержанием белка и калорий, поэтому они составили основную группу исследования, а ещё 44 получали надлежащее питание на протяжении всего младенческого возраста.

Все участники прошли когнитивные тесты, которые выявили различия между двумя группами: членам основной группы (людям с плохим питанием) было немного сложнее концентрироваться, их когнитивные функции также были немного нарушены по сравнению с участниками контрольной группы. Этот вывод согласовывался с результатами предыдущих опубликованных исследований и поэтому не удивил учёных.

Но анализы крови участников, с помощью которых исследователи смогли сравнить генетическую информацию членов двух групп, выявили более интересные различия, которые также могут объяснить когнитивные пробелы.

Дело не в том, что наследственная информация каким-либо образом изменилась. Гены, то есть инструкции по производству белков, остались прежними. Но оказалось, что в исследуемой группе — у тех, кто ранее страдал от плохого питания, — были заглушены важные гены, которые, как известно, влияют на способность концентрироваться и когнитивные функции. Гены были «выключены» и не могли быть выражены. Таким образом, некоторые белки, необходимые для нормальных когнитивных процессов, не создавались в мозгу исследуемых.

Выяснилось, что на работу наших генов влияет не только неправильное питание, но и качественное питание — и в лучшую сторону. Возьмём, к примеру, пчелиные ульи. Различия между королевой улья и её рабочими сёстрами-пчёлами очень велики. Королева физически крупнее и, в отличие от своих рабочих сестёр-пчёл, имеет развитую репродуктивную систему. Даже продолжительность её жизни намного больше: в то время как рабочие пчёлы обычно живут шесть недель, продолжительность жизни большинства маток составляет два года, а иногда даже три.

Что интересно в этом контексте, так это то, что их генетика одинакова: генетический состав матки точно такой же, как и рабочих пчёл. Корень больших различий в их физиологии кроется в различном питании. Все личинки пчёл первые три дня своей жизни в основном лакомятся «царской пищей», которую для них выделяют другие пчелы.

Но начиная с четвёртого дня, когда личинки рабочих пчёл переводятся на более простую диету, состоящую в основном из цветочной пыльцы, личинки, выбранные для роста и превращения в пчелиную матку, продолжают наслаждаться королевской пищей, причём в изобилии. Разница в питательных веществах, которыми питаются молодые личинки, вызывает изменения в генах, то есть возникает различие в вырабатываемых в них белках.

«Пищевые компоненты — это тип информации, которую мы вкладываем в наш организм. Эта информация проникает в клетки и активирует их механизмы генетического контроля. Таким образом, сообщение, которое несут различные питательные вещества, может повлиять на наше здоровье, риск возникновения определённых заболеваний и даже на нашу продолжительность жизни», — объясняет в интервью доктор Моника Дас, глава лаборатории нутригеномики Мичиганского университета в США, которая исследует эти явления с помощью лабораторных животных, таких как мыши и плодовые мушки.

Сила питания

«Пища будет вашим лекарством, а ваше лекарство — вашей пищей», — цитируют Гиппократа, считающегося отцом западной медицины (вероятно, 460-370 гг. до н. э.).

Однако на протяжении десятилетий подход современной западной медицины был противоположным, при этом наибольший упор делался в первую очередь на фармакотерапию.

Нутригеномика — это относительно новая область, получившая развитие за последние два десятилетия. Её цель — изучить, как наша диета влияет на то, какие гены будут проявлены, а какие — нет. Корни нутригеномики уходят в исследования, проведённые во второй половине XX века и изучившие взаимосвязь между различными генами и свойствами, которые мы развиваем. Например, как варианты определённого гена (разные его версии, встречающиеся у разных людей) увеличивают или уменьшают риск развития такого заболевания, как рак.

В 1975 году в этой области произошло важное событие, когда американский профессор Артур Риггс обнаружил, что в процессе, известном как метилирование, молекула (метильная группа) прикрепляется к определённым местам в геноме, в непосредственной близости к гену, и тем самым предотвращает его активацию (выключает).

В течение нескольких лет эпигенетика развивалась, расширяя исследования за пределы самого метилирования и исследуя различные механизмы. С помощью наших клеток учёные контролируют экспрессию генов: какие гены будут активированы, а какие заглушены, во многих случаях в зависимости от различных раздражителей из окружающей среды.

«У нас около 25 тыс. генов, но не все гены работают одновременно. Белки в печени отличаются от белков, из которых состоят мышцы. И на самом деле роль этих „генетических переключателей“ (эпигенетических механизмов) состоит в том, чтобы определить, какие гены будут экспрессироваться. Переключатели придают каждой клетке уникальную идентичность, физиологию и анатомию для создания различных типов тканей», — объясняет доктор Дас.

С развитием эпигенетических исследований были обнаружены процессы, посредством которых наше питание может влиять на экспрессию генов, и в 2000 году доктор Нэнси Фогг-Джонсон впервые ввела термин «нутригеномика», который связывает эпигенетические исследования с миром питания.

«Есть два способа думать о еде. Обычно, когда мы едим, мы думаем: „Сколько калорий я употребил, достаточно ли я употребил овощей и витаминов, которые мне нужны?“ Тело их расщепляет, чтобы обеспечить нас энергией и построить различные его части — волосы, кожу, кости. Но ещё одна роль, которую играют наши пищевые компоненты, — это воздействие на переключатели, которые включают и выключают наши гены.

И дело с этими выключателями в том, что, в отличие от выключателей, которые включают и выключают свет дома, до генетических выключателей труднее добраться. Они не стоят возле дверной коробки. Чтобы их достичь, нам нужен определённый инструмент, и, оказывается, эту роль могут выполнять разные питательные вещества», — объясняет доктор Дас.

Группа исследователей из Лодзинского университета в Польше в своих исследованиях попыталась добраться до гена RARbeta2, активация которого помогает подавлять раковые опухоли. У женщин с раком молочной железы обычно обнаруживается, что ген «выключается» из-за метилирования, происходящего в раковых клетках. Чтобы добраться до гена, исследователи выращивали в пробирках клетки рака молочной железы и кормили их различными веществами, в том числе синтетическими, которые признаны эффективными в борьбе с раком молочной железы. Другие вещества были природными, например, различные производные витаминов А и D.

Когда исследователи проанализировали состояние гена RARbeta2 в различных клетках, они обнаружили, что наиболее эффективными веществами для устранения метилирования и реактивации гена были синтетические вещества, такие как 5-аzа-dCyd или F-ara-A, но и натуральные вещества в составе витаминов, которые часто входят в наш рацион, оказали существенное влияние и позволили гену вернуться к активности.

«Если вы больны и вашему организму уже нанесён ущерб, вам могут понадобиться сильные меры — лекарства. Но когда дело доходит до профилактики заболеваний, возможно, их можно предотвратить поведенческими средствами: правильным питанием, физическими упражнениями, сном и прочим. В конце концов, большая часть эффекта от диет заключается в улучшении способности предотвращать болезни, а не в излечении самой болезни», — объясняет Хосе Ордоваз (José M. Ordovás), профессор Университета Тафтса в Бостоне. Ордоваз — один из первых исследователей в этой области, руководитель лаборатории питания и геномики в Центре исследований питания человека Министерства сельского хозяйства США (HNRCA).

Существенное влияние оказывают не только витамины. За прошедшие годы было обнаружено множество других питательных веществ, которые могут играть роль в профилактике рака. Однако для профессора Ордоваза важно уточнить, что процессы здесь сложны и на самом деле ещё не совсем ясны. Он сообщает:

«Когда дело доходит до эпигенетики, по крайней мере, с моей точки зрения, это то, что ещё недостаточно изучено, чтобы осуществлять реальное клиническое применение.

В отличие от генетики, которая показывает, что информация в геноме в основном фиксирована, эпигенетика не только трансформируется (с возрастом и при изменении среды), но и различается от органа к органу. Например, в человеческом теле у нас есть доступ в основном к эпигенетике или метилированию клеток крови, но мы на самом деле не знаем, что происходит в печени, мозге или любом другом органе. Фундаментальные и прикладные исследования ещё не завершены.

Кроме того, важно отметить, что эти процессы зависят не только от того, что мы едим, но и от множества других факторов, таких как физическая активность, время и качество сна, физическая среда и многое другое».

Группа исследователей из Калифорнийского университета в Дэвисе попыталась проверить, участвуют ли процессы метилирования, возникающие в результате употребления некачественной западной пищи, в снижении когнитивных функций мозга.

Проблема заключалась в том, что для того, чтобы увидеть, где происходит метилирование, нужно достичь его физически, то есть добраться до ядер нейронов в мозгу, чего нельзя сделать у людей. Поэтому исследование проводилось на мышах.

Половина протестированных мышей в течение 12 недель получала диету, имитирующую западную диету, богатую жирами (42%) и сахарами (34%). С другой стороны, мыши в контрольной группе все эти 12 недель получали обычную для мышей диету, которая включала 19% жиров и 12% сахаров. Особый интерес у исследователей вызывала лобная кора (Frontal cortex) — область, играющая важную роль в регуляции когнитивной функции, нарушение которой проявляется, например, в условиях деменции и болезни Альцгеймера.

Исследование показало, что у мышей, которых кормили продуктами, богатыми жирами и сахарами, произошли изменения в 743 генах. Метилирование было добавлено к некоторым основным генам, что означает, что они были случайно заглушены, хотя и являются необходимыми. Для других генов, у которых ранее было метилирование, то есть их нужно было отключить, метилирование снизилось, поэтому, хотя клетка не нуждалась в этих белках, она их производила.

Таким образом, исследователи пришли к выводу, что длительная западная диета (богатая жирами и сахарами) может вызвать повреждение клеток головного мозга и таким образом привести к ухудшению когнитивных функций — явлению, характеризующему деменцию и болезнь Альцгеймера.

Группа учёных из США и Индии изучала, может ли питание также влиять на нашу способность создавать новые воспоминания. Мыши, подвергшиеся исследованию, были разделены на семь групп. Контрольная группа в течение всего периода получала обычную диету, в то время как другие шесть групп получали уникальную диету, обеднённую несколькими компонентами: фолиевой кислотой (витамином В9), связанной с развитием и правильным функционированием нервных клеток, витамином B6, который производит, среди прочего, вещества, помогающие связям между клетками мозга, и витамином B12, дефицит которого ухудшает функцию памяти. К рациону этих мышей добавили аминокислоту метионин, играющую важную роль в формировании метилирования. Источником, богатым метионином, является, например, говядина.

Каждая из шести исследуемых групп получала уникальный рацион в течение разного периода: одна группа питалась им в течение недели, другая — две недели и так далее. Шестая группа получала уникальный рацион в течение шести недель.

Сразу же после каждого из этих периодов учёные исследовали способность мышей создавать новые воспоминания. Для этого использовалось специальное сооружение с двумя комнатами. Одна была освещена, а другая, мало того, что была тёмной, в ней животные получали даже лёгкий электрический удар.

Мыши контрольной группы, которым давали обычную пищу, хорошо помнили неприятный опыт и при втором и третьем помещении их в сооружение (на следующий день и через день) избегали возвращения в тёмную комнату, хотя всё-таки входили, но изредка. То же самое произошло с мышами, которых неделю-две кормили уникальным диетическим питанием. Однако у мышей, соблюдавших диету в течение 3-4 недель, память о неприятном опыте казалась довольно смутной — они входили в тёмную комнату несколько быстрее, чем мыши из контрольной группы. Те, кто сидел на уникальной диете 5 или 6 недель, совершенно не помнили, как в тёмной комнате было неприятно. Они входили туда так же быстро, как и в первый раз.

Затем исследователи также изучили уровни метилирования в лобной коре и гиппокампе — двух областях, участвующих в приобретении новых воспоминаний в краткосрочной и долгосрочной перспективе соответственно. Таким образом, было установлено, что самый высокий уровень метилирования был выявлен у мышей, получавших уникальную диету в течение 5 или 6 недель. Среди тех, кто так питался неделю-две, повышения уровня метилирования почти не наблюдалось.

— Получается, что-то, что мы едим, также влияет на память и изучение новых вещей?

«Мы должны быть осторожны в выводах. В опытах на животных мы действительно видели такие вещи, так что вы можете сказать: „Хорошо, давайте проведём экстраполяцию“. Но с такими экстраполяциями нужно быть осторожным. Мы на самом деле не знаем, что происходит в мозгу человека в реальном времени, мы не сможем взять образцы из его мозга», — объяснил профессор.

Биологические часы старения

Ранее мы рассматривали связь между нашей диетой и повреждением клеток головного мозга, однако последствия, по-видимому, шире. В общем, клетки нашего тела имеют связь между изменениями метилирования и повреждением клеток, что на самом деле отражает меру их старения.

«Метилирование служит биологическими часами, указывающими на старение клеток тела. То есть метилирование — это показатель того, что тело моложе или старше своего хронологического возраста. Дело не в том, что им лучше иметь больше или меньше метилирования, важно, есть ли у них метилирование в нужных местах. Среди людей с плохим питанием создаётся картина метилирования, связанная с более старшим, чем их реальный возраст», — объясняет профессор Ордоваз.

В целом метилирование играет необходимую жизненно важную роль в организации устройства клетки: оно помогает гарантировать, наряду с другими эпигенетическими механизмами, что в ней будут образовываться только необходимые белки. Но выяснилось, что с годами этот механизм приходит в определённый беспорядок.

В пожилом возрасте метилирование можно обнаружить и в эссенциальных генах, и наоборот — гены, которые долгие годы молчали, фактически освобождаются от него и возвращаются к активности. Это состояние нежелательно, потому что в этом случае клетка вырабатывает белки, которые ей не нужны, и в итоге теряет способность определять, какие белки она производит.

Если вернуться к биологическим часам, упомянутым профессором Ордовазом, то различные исследования показывают, что с помощью питания мы можем замедлить ход этих биологических часов. Ещё в 1935 году американские исследователи обнаружили, что ограничение калорийности, то есть низкокалорийная диета, но содержащая все необходимые питательные вещества, может увеличить продолжительность жизни крыс.

Исследователи из Техасского университета изучили мышей, большую часть своей жизни питавшихся пищей, калорийность которой была на 40% ниже, чем у тех, что питались без ограничений. Учёные изучили уровень метилирования в различных тканях, таких как печень, селезёнка, костный мозг и других, и обнаружили, что в печени и крови снижение метилирования было относительно значительным, что показало разницу примерно в 1,6 года по сравнению с хронологическим возрастом мышей (3 года), сокращение же уровня метилирования в кишечнике относительно небольшое, что показало разницу в 0,4 года.

Исследователи также изучили влияние ограничения калорий на макак-резусов, большую часть своей жизни проживших на диете, при которой общее количество калорий было на 30% меньше по сравнению со свободным питанием. Анализы крови обезьян возрастом около 30 лет, что считается относительно высоким возрастом для обезьян этого вида, показали, что низкокалорийная диета ослабила уровни метилирования в их клетках крови, так что биологический возраст клеток крови оказался в среднем на 7 лет моложе, чем их хронологический возраст.

Профессор Ордоваз говорит о важном потенциале, который он видит в направлении этого исследования:

«Это нечто очень многообещающее, потому что мы знаем, что можем изменить эпигеном, то есть метилирование, так как это пластический механизм, в отличие от самого генома. Одним из интересных направлений является измерение биологического возраста с помощью метилирования, а в случаях, когда он старше, по сравнению с хронологическим возрастом, определить слабые места в эпигенетическом профиле этого человека. Следующим шагом будет попытка внести необходимые изменения в рацион, будь то добавление арахиса, оливкового масла, определённой рыбы или чего-то ещё. Таким образом, в будущем мы сможем помочь людям вернуться к молодости».

Вторжение в геном

До сих пор мы говорили об эпигенетических изменениях, то есть об изменениях не самой наследственной информации, а механизмов её действия. Существуют ли факторы, которые могут вмешиваться в наши собственные хромосомы и изменять их состав? Оказывается, на это способны некоторые вирусы, получившие название «ретровирусы». Наиболее известным из них является вирус СПИДа.

Обычно существует только одно направление, по которому течёт наша наследственная информация, — от генов, то есть от молекул ДНК в ядрах клеток, информация проходит по всей клетке, где вырабатываются сами белки. Те, которые «направляют» информацию от клеточного ядра к клеточной жидкости, — это молекулы, называемые информационными РНК (мРНК). В сложном процессе эти молекулы строятся шаг за шагом, поскольку они копируют наследственную информацию из молекулы ДНК. В нашем теле прохождение информации происходит только в этом направлении.

Но вирус СПИДа, состоящий из молекулы РНК, умеет делать обратное. Вирус может транслировать себя (свою наследственную информацию) и создавать молекулу ДНК.

Позже он проникает в ядро клетки и интегрируется с хромосомами, то есть интегрируется с наследственной информацией самой клетки-хозяина. Таким образом, вирус становится частью ДНК клетки-хозяина и умудряется использовать клеточные механизмы для производства всё большего количества своих копий.

Команда из Института биомедицинских исследований Уайтхеда в Массачусетсе, США, в мае 2021 года сообщила, что даже коронавирус, хотя он и не является ретровирусом, довольно редко способен интегрироваться в ДНК больного. Учёные обнаружили это после того, как вырастили в пробирках клетки человека, заразили их коронавирусами и через 48 часов очистили их ДНК и определили его с помощью PCR.

— До сих пор мы говорили об эпигенетике. Есть ли какие-либо из потребляемых нами веществ, которые могут повредить саму ДНК?

«Иногда вещества, которых не должно быть в пище, например пестициды или пластиковые предметы, могут быть вредными», — объясняет доктор Дас. А профессор Ордоваз поясняет:

«Есть вещества, которые могут заставить ваш геном вести себя неправильно. Но для реального повреждения ДНК требуется что-то прочное и сильное. Только что-то вроде радиации или химических веществ, таких как пестициды, может вызвать подобное повреждение. Конечно, это происходит не сразу. Это не так, что вы подверглись воздействию химического вещества, и через минуту ваша ДНК выходит из строя. Это непрерывный и длительный процесс. Если подвергаться воздействию в течение нескольких месяцев, это может в итоге привести к повреждению ДНК».

— Возвращаясь к нутригеномным процессам, следует отметить, что люди, прочитав статью, могут подумать, что они обязательно должны изменить свой рацион или избегать определённых продуктов. Но легко забыть, что в процессы, происходящие в нашем организме, вовлечены и другие факторы, и сложность их велика.

«Да, то, что мы едим, влияет не только на метилирование, но и на микробиом (популяцию бактерий, живущих в нашем организме), а микробиом тоже способен влиять на метилирование в наших клетках. Так что здесь очень много факторов, и все они взаимосвязаны и влияют друг на друга», — говорит учёный.

— Поэтому трудно разделить системы.

«Верно. В мире медицины много-много лет назад восприятие было более целостным. Либо ты был здоров, либо ты не был здоров. Но потом пришла современная медицина и выделила направления: кардиологию, неврологию, гастроэнтерологию. В результате многие поколения врачей стали экспертами в определённых областях, но им не хватает точки зрения на человека в целом.

Сосредоточившись на каком-то одном аспекте, можно упустить всю картину. И именно поэтому важно изучать все компоненты: геном, эпигеном, метаболум (все соединения, образующиеся в процессе метаболизма). Все они являются показателями тела в целом. Эта целостная наука очень важна», — подытоживает профессор.

Комментарии
Дорогие читатели,

мы приветствуем любые комментарии, кроме нецензурных.
Раздел модерируется вручную, неподобающие сообщения не будут опубликованы.

С наилучшими пожеланиями, редакция The Epoch Times

Упражения Фалунь Дафа
ВЫБОР РЕДАКТОРА