Стресс и работа генов.
Мы с вами живём во времена, когда духовное и научное строго разделено, как-будто душе и телу нечего сказать друг другу. Но всё чаще учёные задают себе вопрос: «Как всё же дух разговаривает с телом?» Как, например, наши глубокие переживания в детстве долгосрочно могут изменить генетическую наследственность. Проведённые научные исследования дали пугающие результаты: наши эмоциональные потрясения оставляют после себя химические следы, которые возможно даже генетическим путём передаются потомству. Проводя эксперименты с лабораторными крысами, учёные обратили внимание на то, что детёныши, отвергнутые своими матерями и не получившие достаточно ухода и заботы, вырастали очень боязливыми. Они постоянно забивались в самые укромные тёмные уголки. Такое поведение, как выяснилось, было связано с удивительным изменением наследственного генного фонда: ген, находящийся в нервных тканях и ведущий к рецептору, отвечающему за обработку стрессовых ситуаций, был отключён. Анализируя эти данные, учёным пришла идея исследовать мозг людей, покончивших с собой.
В выборку попало 13 случаев, при этом намеренно были выбраны те добровольно ушедшие из жизни персоны, которые имели неблагополучное детство. Эксперимент проводился сотрудниками квебекского банка данных суицидального мозга и руководил этим профессор Сциф (Szyf), преподающий в университете Мак Джилл (McGill) в Монреале. Для изучения были взяты те участки мозга, которые отвечали за способность учить и вспоминать - Hyppocampus. Основной вопрос, интересовавший учёных: как стресс нарушает нормальное функционирование генов? Никто раннее не мог предполагать, что есть прямая связь между этими двумя факторами. И более того: как протекает этот процесс у людей? Меняют ли родители, которые пренебрегали своими родительскими обязанностями, были недостаточно внимательны к детям, несправедливы и жестоки, на долгий промежуток времени гены в мозгу малышей? Эти вопросы хотел выяснить путём своих экспериментов профессор Сциф. Изучению были подвергнуты пробы ДНК клеток мозга. Учёные искали следы, которые могли в раннем детстве отложиться у детей, подверженных стрессовым ситуациям. И действительно анализ показал именно это. Один ключевой ген в клетках Гиппокампуса (Hyppocampus) у жертв самоубийства не функционировал больше правильно. Ген сам по себе не был повреждён, но путём химической маркировки он был отключён. Для сравнения учёные исследовали мозг жертв несчастных случаев, которые до трагической внезапной смерти вели нормальную жизнь. Оказалось, что вышеупомянутый ген у них не был затронут маркировкой.
«Впечатления и переживания раннего детства оставляют маркировки в мозгу», - верит профессор Сциф. «Эти маркировки остаются надолго и впоследствии действуют отрицательно на здоровье, вызывая болезненные эффекты. В данных нами изученных случаях - это самоубийство.» Здесь учёный перешагивает вопрос о просто злоупотреблениях. Последние исследования в этой области совсем в другом свете преподносят нам взаимосвязь внешенй среды, генов и поведения. Конечно, уже давно было известно, что злоупотребления в воспитании детей оставляют глубокие душевные раны. Но при этом никто не знал какие точно невро-генетические процессы имеют место. Химическая маркировка определённых ген может оказаться таким давно искомым шарниром, при помощи которого внешний мир влияет на генетический фонд. Особенно путём навешивания или удаления метиловых групп, так называемое метилирование клетки, изменяет активность отдельных генов. Новые данные в этой области означают пересмотр многих гипотез, также в наследственной и эволюционной биологии. Вполне возможно предположить, что культурные влияния, традиции, обычаи и переживания могут быть биологически наследованны. Под вопросом стоит теперь догма биологии, что только случайные мутации ДНК могут привести к новым признакам в последующих поколениях. Между тем новые данные показывают: эпигенетический образец (когда внешний фактор влияет на ген) может быть наследован. И всё же: в отличии от классических наследственных заболеваний, которые как проклятия лежат над семьями, затронутыми этими недугами, при эпигенетических тяготах не всё так безысходно. Метилирование - это химическое изменение, которое поддаётся манипуляции: когда-нибудь это будет возможным при помощи новых методов психотерапии, а сейчас это уже успешно лечится фармакологическими субстанциями.
Также вещества, содержащиеся в пище, могут влиять на нашу эпигенетическую систему. Лучше всего это видно на примере обычных пчёл. На ранней стадии развития все личинки выглядят одинаково. Большинство из них получает от нянек-пчёл в пищу кашицу из мёда и пыльцы; эти личинки превращаются потом в стерильных рабочих пчёл. Но малое количество личинок получает питание в виде желе рояль (Gelèe royale); они созревают в последствие в плодящих пчелиных маток. Совсем недавно австралийскими учёными было доказано, что такая пчелиная диета абсолютно целенаправленно толкает к эпигенетическим эффектам. Медово-пыльцовая кашица приводит, очевидно, к особенно сильному метилированию и тем самым к отключению определённых генов развития: личинка становится пчелой «рабочей».
Также и у людей метилирование расставляет важные стрелки: и прежде всего до третьего года жизни генетический фонд усиленно подвергается воздействию метилловых групп. Хронический стресс в этой критической фазе, как объясняет исследователь из Монреаля доктор Сциф, высвобождает определённые протеины, которые в свою очередь действуют на уже сложившийся образец метилирования - за счёт этого гены подвергаются основательному перепрограммированию.
В последующей жизни это может иметь фатальные результаты: астма, ожирение, склероз, депрессии - все эти заболевания связываются эпигенетиками с неправильным метилированием клеток в раннем детстве. Постепенно учёные собирают в одно общее данные, которые подкрепляют вышеуказанную теорию. Врачи одного международного научного проекта недавно изучили мозг 35 умерших людей, страдавших при жизни шизофренией. При этом учёные очень быстро наткнулись на бросающиеся в глаза определённые образцы метилирования. Профессор Сциф придерживается мнения, что и раковые опухоли могут быть эпигенетически объяснены. Конечно, рак проявляется как болезнь клеток тела, но за этим кроется ситематичная причина. Это связанно с иммунной системой. А она в свою очередь подвержена влиянию стресса и тяжёлых переживаний в детстве. Уже сейчас учёные пробуют применять вещества при лечении рака, предотвращающие метилирование - с успехом; раковые опухоли действительно поддаются ремиссии. Между тем исследователи начинают понимать, почему наступает ремиссия: опредённые гены отвечают за то, что отдельно взятая клетка не разрастается болезненно. Если же такой защищающий ген будет метилирован и тем самым выключен, его функция будет утеряна. Так, например, фирма «Epigenomics» в Берлине уже специализируется на том, что может распознать вырождающиеся клетки только по одному метилированию. Пока не понятно, могут ли такие вызывающие рак метиловые образцы так же быть наследованы. Один случай, описанный в прошедшем году в журнале «New England Journal of Medicine» лежит довольно близко к высказанному выше предположению. У одной женщины, страдающей раком кишечника, защищающий ген MLH1 был сильно метилирован и поэтому оставался заблокированным. Из её четырёх детей один нёс в себе такой же бросающийся в глаза метиловый образец - по-видимому этот ген передался ребёнку через яйцеклетку матери. Но самое убедительное доказательство в пользу эпигенетического наследования учёные наблюдали при экспериментах с животными. Беременным крысам вкалывали субстанцию в тело, котрая снижает плодовитость. После этого рождённые мужские особи имели ограниченную способность к оплодотворению и повышенный риск заболевания раком. Также их потомство в первом, втором и третьем колене оставалось ещё под отрицательным влиянием: четыре поколения подряд сохраняли в себе этот болезненный метиловый образец. Подобным образом возможно действует и наркотик кокаин. Это подтверждают эксперименты, проведённые учёными в Балтиморе. У мышей-самцов, вдыхавших наркотик, созревали быть может особенные сперматозоиды: заметно изменёнными в тканях семенных яичек были два энзима, которые играют важную роль при метилировании. Срабатывает такой же механизм и у людей? Будут следы употребления наркотиков, в конечном итоге, передаваться потомству? Воздействует то, что когда-либо употребила в пищу мать, впоследствие на её детей? Передают ли люди, испытавшие тяжёлые ситуации в детстве, свои воспоминания об этом дальше на своих детей и внуков? В любом случае недостака в наблюдениях, нуждающихся в объяснениях, нет: отцы, которые уже в 12 лет изрядно курили, по данным одного английского исследования заметно чаще имели сыновей, страдающих ожирением. Мужчины, которые в ранней юности в одной глухой шведской деревеньке очень сильно голодали, имели особенно долгоживущих внуков. И мужчины, которые уже в преклонных годах стали отцами, намного чаще имеют детей, страдающих аутизмом.
Конечно, это может быть и совпадением. В этой области не хватает действительно серьёзных фундаментальных исследований. Поэтому очень интересно, какие результаты даст уникальный в своём роде проект, разработанный канадскими учёными. Суть исследований состоит в том, что на протяжении пяти лет будет вестись наблюдение за сотнями младенцев в провинции Квебек, чтобы понять какой эффект материнская забота оказывает на генетический фонд их детей. Часть изучаемых детей воспитывается матерями, страдающими депрессиями, поэтому такие мамы намного меньше уделяют внимания и заботы своим отпрыскам, чем здоровые женщины. У маленьких участников проекта будут постоянно проверять кровь с целью обнаружить необычные метиловые группы. Чем больше мы будем знать об эпигенетических эффектах, тем лучше мы сможем в будущем терапевтически их лечить. Не только медикаментозно можно корректировать последствия метилирования. Так, например, последние работы американского врача Дэна Орниша (Dean Ornish), опубликованные в июне 2008 года в медицинском журнале “PNAS“, это подтверждают.
Тридцати мужчинам с заболеваниями рака простаты было предписано координальное изменение образа жизни: каждый день пациенты должны были 30 минут делать пешие прогулки, один час заниматься расслаблением с интегрированными туда упражнениями йогой. В питание входили только фрукты, овощи, тофу (сыворотка соевого молока), рыбий жир и витамины. После трёх месяцев такой терапии у пациентов были взяты пробы предстательной железы (простаты) - и оказалось, что в ядрах клеток внезапно совсем другие гены проявляли активность, чем это было перед началом курса оздоровления. Пока учёным непонятен этот механизм, но многое говорит, что это связано с эпигенетикой. Здоровый образ жизни смог заблокировать (выключить) более 400 генов, многие из которых отвечают за развитие рака в организме.