Следующий вопрос, который мы сегодня обсудим - это влияние питания на активность генов. Прежде, чем перейти непосредственно к теме этой части, я хотела бы вам напомнить два основных постулата нутригенетики и молекулярной диетологии. Во-первых, наши гены влияют на усвоение питательных веществ, и то, как они будут работать. Во-вторых питательные вещества действуют на ген. Что касается первого постулата? Гены кодируют различные белки, и белки в нашем организме выполняют множество функций, начиная, если двигаться по пищеварительному тракту сверху вниз. В первую очередь, гены кодируют вкусовые рецепторы и от вариантов генетических генов вкусовых рецепторов зависит то, что мы будем предпочитать из пищевых продуктов. Например, у некоторых людей отсутствуют рецептор, который определяет нашу чувствительность к горькому вкусу, и такие люди не испытывают чувство горечи. У других людей будут более развиты рецепторы, которые воспринимают сладкий вкус, и такие люди будут предпочитать при выборе продуктов питания более сладкие. Если идти дальше, после того как мы употребили пищу, пища расщепляется на составные части и гены кодируют белки, которые будут расщеплять пищу. В частности, мы с вами на прошлых лекциях, говорили о ферменте лактаза, который расщепляет молочный сахар - лактозу. И работа ферментов расщепляющих продукты, тоже кодируется генами, и может повлиять на то, как потом мы будем переносить определенные продукты. Следующее, то что гены кодируют белки, которые переносят питательные вещества уже расщепленные из желудочно-кишечного тракта по всем органам и тканям. И если нарушен транспорт питательных веществ, то в каких-то органах могут накапливаться неправильные вещества, какие-то органы могут страдать от дефицита веществ. Это характерно для нарушения метаболизма липидов и транспорта холестерина и жирных кислот. И наконец, гены кодируют белки, которые выводят ненужные вещества из организма. И если выведение нарушено, то ненужные вещества, то есть отходы, будут накапливаться, что тоже может привести к негативным последствиям. Теперь поговорим более подробно про вторую часть этих постулатов. Влияние питания на активность генов. Прежде чем информация пройдет долгий путь от генотипа к фенотипу, то есть от того, что заложено у нас в генах, к тому как это проявится у конкретного человека, в конкретных условиях, информация должна пройти через "сито". И в первую очередь имеется эпигенетическая регуляции. Эпигенетическая регуляция - это механизмы, которые говорят, какие гены, в какой момент времени будут активны, какие не активны. Во второй очереди у нас есть среда и образ жизни, и большой частью важной среды является диета в частности. Среда влияет на эпигенетическую регуляцию и влияет на проявление работы различных генов. И только в конце мы получаем фенотип, то есть совокупность всех характеристик человека, и внешних, и внутренних, в том числе биохимических. Еще раз, эпигенетическая регуляция - это механизм, который определяет насколько активно будет работать ген. Вы наверное помните из школьного курса биологии, что во всех клетках нашего организма имеется один и тот же набор генов, но тем не менее почему-то один и тот же набор генов приводит к появлению различных клеток, которые выполняют различные функции и в этих разных клетках синтезируются разные белки, и в результате мы получаем огромное разнообразие, разных клеток в организме. Так вот, эти разные пути дифференцировки клеток как раз реализуются за счет этих генетических механизмов. То есть, при дифференцировке, одни гены начинают работать активнее и синтезировать, например, белок мышечных волокон, если дело происходит в мышцах. Другие гены становятся менее активны, из них считывания информации не происходит. И имеется множество механизмов, которые могут влиять на активность считывания информации. Самым известным, самым изученным и понятным для нас является метилирование ДНК. Что это значит? Вот у нас есть цепочка ДНК, информация в ДНК не меняется у человека с течением жизни. И что бы с этой ДНК синтезировался белок, должен подойти комплекс ферментов, который синтезируют сначала матричную РНК, то есть информационную, которая передаст информацию от ДНК к белку. И этот комплекс ферментов синтезирует РНК, с нее считывается потом белок. Есть так называемые "метильные группы" на картинке, на складе они показаны оранжевыми шестиугольниками, эти метильные группы могут присоединяться к различным участкам ДНК и если их становится очень много, то комплекс ферментов для синтеза РНК не может соединиться с этим местом. И соответственно, если ген гиперметилирован, то есть на нем находится много метильных групп, то он выключается из работы клетки, потому что с него не будет синтезироваться белок. Мы знаем, что практически любая пища влияет на эпигенетические механизмы, и от нашей диеты непосредственно изменяется профиль экспрессии различных генов. Ученые доказали, что дефицит таких нутриентов, как холин, метионин, фолиевая кислота, витамины В6 и В12, могут влиять на процесс метилирования ДНК. Мы чуть позже разберем как именно. Но на эпигенетику может влиять и образ жизни, как я говорила, например, очень важно иметь правильный режим дня и избегать стрессов и соблюдать должный уровень физической активности. И хотя ДНК нельзя изменить и полиморфизмы в генах, которые мы находим у наших пациентов, обследуемых, никуда не денутся с течением жизни, можно изменить работу этих генов, работать с имеющимся материалом и посредством эпигенетики заставить какие-то гены работать лучше, какие-то гены выключить. Еще хотелось бы немного сказать, как появилась наука эпигенетика. Очень долго ученые считали, что информация находящаяся в ДНК, непосредственно реализуется у человека в его фенотипе, но впоследствии оказалось, что это не совсем так. Толчком к развитию эпигенетики послужил так называемый голландский феномен. Дело в том, что во Вторую Мировую Войну, была такая ситуация, что в Голландии после прохождения немецких войск осталось очень мало запасов пищи, потому что войска проходя забирали припасы у местного населения, и сжигали то, что не могли унести. И Голландия пережила несколько месяцев очень сильного голода. И оказалось, что ряд женщин в это время были беременны на разных сроках беременности. И те женщины, которые были беременны на малых сроках, то есть у них был первый триместр беременности, ранние сроки развития эмбриона, родили детей. И эти дети родились в целом с нормальным весом и без каких-то внешних отклонений. Но практически все эти дети, когда выросли стали страдать ожирением, и многие из них страдали сахарным диабетом. В то же время дети, которые были на третьем триместре беременности, то есть их матери были на третьем триместре во время наступления голода, родились и выросли и практически не страдали ожирением во взрослом возрасте. То есть среди них процент ожирения был намного меньше, чем в общей популяции. Почему так происходит? Потому что это генетический отпечаток, в том числе появляется и при воздействии внутриутробно. И если мама переживает сильный голод, то плоду на ранних сроках беременности попадает меньше питательных веществ и развивается так называемый превентивный механизмы приспособления. И если плод понимает, что питания очень мало, и скорее всего во внешнем мире, во внешней среде с продуктами питания все обстоит очень плохо, то есть смысл настроить гены так, чтобы как можно больше запасать питательных веществ в будущем, и при нормальном питании, даже когда голод исчезает, и восстанавливается нормальный уровень жизни. Эти генетические механизмы у человека могут оставаться, но тем не менее, на них можно повлиять образом жизни. Теперь немного о том, как фолатный цикл влияет на планирование беременности и на эпигенетику через метилирование. Мы с вами уже обсуждали, что фолиевая кислота, которую мы получаем, например, из каких-то препаратов или из продуктов питания, должна пройти ряд превращений, и в конце концов превратиться 5-метилфолат, который помогает синтезироваться метионину. Если ферменты фолатного цикла работают плохо, то может накапливается вещество гомоцистеин, и нарушается синтез метионина, который является предшественником для синтеза других важных веществ в очень большом числе биохимических процессов. Один из путей, в который вступает метионин - это синтез как раз метильных групп для метилирования. Поэтому, если мы недополучаем фолиевой кислоты, то ферменты фолатного цикла начинают работать хуже, и это нарушает метилирование ДНК, а метилирование ДНК может повлиять в частности на риск онкологических процессов. Еще наглядным примером, как эпигенетика влияет на проявление заболеваний, является пример с витаминами. Считается, что употребление витаминов полезно всем и ни один человек не подумает, что употребление, например, морковного сока может быть вредным для здоровья. Тем не менее, если взять такого типичного бизнесмена, опять-таки в средних лет, который курит и, который зашел в спортзал, ему предложили в фреш-баре стакан апельсинового сока и он этот стакан апельсинового сока выпивает регулярно в течение года, и после этого выкуривает свою сигарету. У такого человека повышен риск развития онкологии рака легких. Почему это происходит? Потому что каротиноиды, то есть каротин, который содержится в морковном соке, и не только в морковном соке, а во всех красных и оранжевых овощах и фруктах, может воздействовать на активность работы гена, который находится в легких. И этот ген превращает смолы из табачного дыма в более вредный метаболит. То есть при отсутствии каротиноидов этот ген работает слабее, и образуется меньше канцерогенных веществ, а при большом количестве каротиноидов канцерогенов становится больше. И если бы этот человек, например, не курил, а только пил морковный сок, ничего плохого бы не было, если бы он только курил, но сок не пил, тоже может быть это увеличило бы риск каких-то заболеваний, но не так сильно. А именно сочетание этих факторов повышает риск развития рака легких из-за эпигенетических механизмов. Теперь перейдем к тому, что мы рекомендуем нашим героям, планирующим деторождение. И сначала мы обсудим Татьяну. Как мы помним, при генетическом исследовании у Татьяны выявлены изменения в генах фолатного цикла, которые связаны с повышением уровня гомоцистеина. И эта предрасположенность у нее уже реализовалась в фенотипе, то есть при биохимическом исследовании, мы видим повышение уровня гомоцистеина. Кроме того, мы с вами видим ее семейную историю. И у нее в семье есть случаи варикоза, варикозного расширения вен нижних конечностей, который косвенно тоже может быть связан с повышением уровня гомоцистеина, потому что наличие изменений в генах фолатного цикла может также влиять на соединительную ткань, которая становится более эластичной и в частности в венах нижних конечностей это может приводить к развитию варикоза. И во-вторых, мы видим, что у родной сестры Татьяны, были в анамнезе выкидыши спонтанные, на ранних сроках беременности, и это тоже нас настораживает, потому что высокий уровень гомоцистеина также мешает нормальному протеканию беременности, и возможно, что выкидыши, бывшие у родной сестры Татьяны, тоже связаны с таким нарушением работы фолатного цикла. Я ранее вам говорила, что при планировании, в стандартном значении фолиевой кислоты во время планирования беременности, мы говорим о дозе 400-800 микрограмм. Но если мы посмотрели, что у Татьяны имеются изменения в генах фолатного цикла, и мы видим, что они реализовались, Татьяне мы будем назначать более высокую дозировку 800-1000 микрограмм, то есть уже на верхней границе, потому что ее фолатный цикл нуждается в большем количестве фолиевой кислоты. Когда мы говорим о планировании беременности, часто опускается тот факт, что мужчина тоже должен к этому готовиться. И чтобы сперматозоиды нормально созревали, нормально дифференцировались, мужчине тоже нужно получать фолиевую кислоту. В данном случае это стандартная дозировка 400-800 микрограмм, и желательно в активной форме в виде метафолина или 5-метилфолата. Мужчина тоже должен начать готовиться минимум за три месяца до предполагаемого зачатия, потому что сперматозоиды созревают от предшественника сперматозоида до уже полностью дифференцированного примерно за три месяца, 92-94 дня. Кроме фолиевой кислоты мужчина должен получать достаточное количество омега-3 жирных кислот. Это он может делать либо с пищей, либо в виде витаминов и добавок. Кроме того, для нормального созревания сперматозоидов нужно избегать перегрева половых органов, потому что злоупотребление сауной, баней, использование подогрева сидений в автомобиле, особенно на высокой мощности, может помешать сперматозоидам развиваться правильно и в нужном количестве. И хотя у нас Анатолий практически не имеет вредных привычек, тем не менее он бывает посещает сауну после спортзала. И здесь мы ему рекомендуем на время планирования от этого воздержаться. Ну и так как других вредных привычек у него нет, мы рекомендуем избегать пассивного курения, потому что пассивное курение не менее вредно и дает не меньшее количество смол, чем активное курение.
