Существование эпигенетической памяти, называемой еще трансгенерационной эпигенетикой, подтверждают и исследования на лабораторных животных (например, Майкла Скиннера из Вашингтонского государственного университета и Андреа Гор из Техасского университета в Остине), и непосредственный опыт людей.
О существовании эпигенетической памяти у людей свидетельствуют два наглядных примера — Голландский голод 1944–1945 гг. (называемый также Hongerwinter — голодной зимой) и Великий китайский голод 1958–1961 гг. Помимо многочисленных смертей, вызванных непосредственно голоданием, эффекты этих событий отмечались у потомков выживших людей. Самое печальное то, что в обоих случаях голод был вызван не погодными условиями, отразившимися на урожаях, и последующей нехваткой пищи, а явился прямым результатом человеческой активности: политики и войны. Голландский голод возник в конце Второй мировой войны, потому что нацисты блокировали поставки продовольствия в оккупированную часть Нидерландов. Продолжался он до тех пор, пока в начале 1945 г., еще до окончания войны и освобождения этих территорий, союзные войска не начали сбрасывать сюда пищу с самолетов.
Хотя десятки тысяч людей умерли от голода, обусловленные им генерационные эпигенетические эффекты представляли огромный научный интерес. Их изучение было проведено в рамках широкомасштабного международного исследования (Dutch Famine Birth Cohort Study). У детей, чье внутриутробное развитие совпало по времени с Голландским голодом, были обнаружены так называемые эпигенетические маркеры (метки) генов, связанных с метаболизмом. Имеются указания на то, что под влиянием голода у таких детей изменялся характер пространственной упаковки (укладки) ДНК в хромосомах. Это в свою очередь отражалось на экспрессии (то есть включении) этих генов и характеристиках метаболизма у детей в более поздней жизни. Так, например, у людей, чьи матери были вынуждены голодать во время беременности, в зрелом возрасте отмечался повышенный риск диабета 2-го типа. Степень этого риска была пропорциональна степени голодания, которому ребенок подвергался во время внутриутробного развития. Люди, чьи матери сильнее страдали от недостатка пищи во время беременности, обнаруживали и более высокий риск развития диабета в зрелом возрасте. Имеются даже свидетельства того, что повышенный риск диабета передается потомкам. И еще одно любопытное наблюдение: дети отцов, которые зимой 1944/45 г. подвергались во время своего внутриутробного развития воздействию голода, были тяжелее и чаще страдали ожирением, чем среднестатистические жители Нидерландов.
По мнению большинства ученых, Великий китайский голод 1958–1961 гг., унесший примерно 30 млн жизней, явился результатом катастрофы, сотворенной руками самих людей и вызванной политическими, экономическими и сельскохозяйственными преобразованиями в рамках политики Большого скачка, проводимой Мао Цзэдуном. Судя по количеству жертв, это был крупнейший «голодомор» в истории человечества. Китайский массовый голод имел те же последствия, что и голландский, но отличался одной особенностью: по указанию Мао китайские города обеспечивались продовольствием, а сельские регионы были его полностью лишены. Это позволяет провести интересное сравнение долгосрочных эффектов голода на крупные группы людей внутри одной и той же страны. В последнее десятилетие было проведено множество исследований потомков людей, переживших эту катастрофу.
Поскольку Великий китайский голод разразился позднее Голландского, ученые располагают более подробной информацией относительно эпигенетики и здоровья детей уцелевших жертв этой катастрофы, чем их внуков и правнуков. Влияние перинатального программирования на здоровье нового поколения людей вполне очевидно и в этом случае. У китайцев, матери которых проживали в самых голодных регионах страны, отмечается повышенная заболеваемость такими болезнями и расстройствами, как метаболический синдром, шизофрения и анемия.
Эти примеры подтверждают результаты экспериментов, проведенных на мышах и крысах: эффекты внешних воздействий на пространственную упаковку ДНК и переключения генов, запрограммированные в ранней жизни, могут влиять на риск развития неинфекционных болезней в более поздней жизни. Кроме того, по крайней мере некоторые из этих переключений генов способны сохраняться и передаваться последующим поколениям, представители которых в своей жизни подобным внешним воздействиям никогда не подвергались.
Эпигенетика, то есть механизмы изменения генной активности и управление ими, — одно из самых замечательных биологических открытий последних десятилетий. Но какое отношение к этим процессам может иметь микробиом? Вот тут-то и начинается самое интересное. В предыдущей главе я обсуждал ключевую роль микробиома как «привратника» нашего организма. Он служит нам своего рода защитным пузырем, фильтрующим разнообразные внешние воздействия и определяющим, какие из них могут достигать наших человеческих клеток. К числу таких воздействий относится все, с чем приходится контактировать нашему организму: пища, вдыхаемый воздух, различные химические вещества, лекарства и т. д. Но, если внешние воздействия управляют переключениями наших генов, а микробиом фильтрует эти воздействия, угадайте, что оказывает решающие влияние на переключения генов? Конечно же микробиом — бактерии, вирусы и грибы, живущие в нашем кишечнике, мочеполовой системе, дыхательных путях и на коже.
В свете недавнего открытия переключений генов становится понятным, что наш микробиом — не просто пассивный фильтр внешних воздействий, а активный контроллер переключений генов. Оказывается, многие из метаболитов, высвобождаемых микробами, способны «щелкать переключателями» большинства наших человеческих генов. Микробиом играет важную роль в перинатальном программировании — отчасти за счет контроля переключений генов. Наличие полного и здорового микробиома в ранней жизни человека имеет критическое значение для здорового программирования генов в развивающихся физиологических системах.
Отсюда ясно, к каким серьезным долгосрочным последствиям может приводить истощение микробиома. Если связанные с микробиомом эпигенетические маркеры передаются из поколения в поколение, значит, коррекция полного спектра их эффектов, в том числе и эффектов в последующих поколениях потомков, окажется делом гораздо более трудным, чем простой прием таблетки пробиотика.
Первая часть этой книги познакомила вас с современными представлениями о биологии вообще и о биологии человека в частности. Эти новые биологические представления подготовят революцию в медицине и здравоохранении и дадут людям более эффективные средства личной гигиены. Их философское толкование не входит в мою задачу, но оно наверняка будет не менее замысловатым, чем сравнение человека с тропическим дождевым лесом или коралловым рифом. Как бы там ни было, на нашем физическом благополучии эти философские рассуждения не отразятся.
Доброго вам здоровья!
Часть 2. Революция в медицине
6. Новые перспективы прецизионной медицины
Медицина — это прежде всего лежащие в ее основе биологические представления. Измените биологию — и придется менять медицину. Именно это постоянно и происходит на наших глазах по мере того, как новые биологические открытия постепенно пробивают себе путь в учебные биомедицинские программы университетов и курсов повышения квалификации врачей и программы конференций по фармацевтике, питанию, здравоохранению и общественной безопасности. Конечно, прежде чем пациенты почувствуют реальные преимущества, этот процесс может занять значительное время. Как бы там ни было, сегодня медицина меняется очень быстро. Но отражают ли эти изменения новейшие представления ученых о фундаментальной биологии человека? И мой ответ на этот вопрос — категоричное НЕТ! Самые последние медицинские инициативы по-прежнему покоятся на неверном понимании человеческой биологии, главный недостаток которого — допущение, что человеческие гены определяют наше здоровье в гораздо более значительной степени, чем на самом деле. На этой ошибочной предпосылке по-прежнему зиждется внушительная часть нынешней медицины.
