Даже если ДНК сконструировала ваш мозг так, что он сносно регулирует прием пищи, неконтролируемыми могут оказаться другие вещи. Ученые документально зафиксировали множество примеров, когда пациенты набирали или теряли вес из-за опухоли или сотрясения мозга. Кроме того, внезапно начинают переедать некоторые люди с мозговыми имплантатами, подающими электрические импульсы для контроля непроизвольных нарушений движений (например, при болезни Паркинсона). Сходным образом мыши набрасываются на пищу в течение нескольких секунд, если им стимулируют определенные зоны мозга. Такие исследования подчеркивают важную роль мозга в наших пищевых привычках.
Современные исследования по идентификации конкретных областей мозга, контролирующих пищевое поведение, обещают новые методы лечения проблем с весом. В 2018 году нейробиолог Чарльз Цукер из Колумбийского университета смог манипулировать определенными нейронами в мозге мышей так, что у животных пропало и природное стремление к сладкому, и природное отвращение к горькому. Представьте: в один прекрасный день ваш мозг перестроят так, что брокколи станет привлекательнее шоколадного торта!
Как ваши родители повлияли на ваш аппетит
Нет никаких сомнений, что нарушения в некоторых генах могут нарушить контроль аппетита и обмен веществ у некоторых людей. Однако генетические вариации не объясняют стремительный рост уровня ожирения за последние десятилетия. По оценкам, мутации отдельных генов, подобные описанным ранее, отвечают менее чем за 10 % случаев ожирения. Возможно, здесь больше задействованы не мутации ДНК, а эпигенетические механизмы: что-то в нашей окружающей среде может изменять экспрессию генов так, что это способствует тучности. Этому есть свидетельства: менять экспрессию генов так, что это влияет на аппетит, обмен веществ и восприимчивость к болезням, может наша пища.
Одно из самых потрясающих наблюдений, отражающих важность рациона для экспрессии генов, содержится в работе биолога Рэнди Джиртла из Медицинского центра Университета Дьюка. Изучая у мышей ген под названием агути, он с коллегами показал, насколько важно питание матери во время беременности. Вы спросите, что делает этот ген? Придает шерсти мышей светлые оттенки. Что-что? Переход от светлых оттенков к рациону матери и изменениям в аппетите ребенка требует более подробных объяснений.
После столкновения сперматозоида и яйцеклетки появившаяся бригада генов закатывает рукава и начинает конструировать ребенка. Разворачивается сложная цепная реакция, в которой в строгой последовательности включаются и выключаются различные волны генов. С самого первого дня окружающая среда, которую обеспечивает матка матери, начинает программировать геном ребенка на самостоятельное выживание. Природа предполагает, что ребенок будет жить в той же среде, которая окружает его мать во время беременности. Поэтому уровень активности некоторых генов потомства программируется еще до рождения – в попытке подготовить ребенка к жизни вне матки. Это называется пренатальным программированием, или программированием плода.
Теперь представьте мышь. Вероятно, вы вообразили энергичного маленького пушистого грызуна с бурой шерстью. Большинство мышей действительно выглядят так, однако иногда рождаются мыши с желтым окрасом, вырастающие до «большого комка шерсти», напоминая трибблов из «Звездного пути». Такие мыши предрасположены к заболеваниям, включая ожирение, диабет и рак. Разница между обычной и желтой мышью состоит в том, что у желтой не отключился ген агути. Если вы внимательно посмотрите на волосок обычной мыши, то увидите, что его средняя часть желтая. Это означает: ген агути был включен. Коричневые части, окружающие желтую, наоборот, означают, что ген был отключен. У некоторых мышей ген агути вообще никогда не действовал, поэтому их шерсть полностью бурая. У желтых мышей ген агути никогда не отключался, создавая золотистый окрас.
Вспомните наше предыдущее обсуждение гормона сытости – α-меланоцитстимулирующего гормона (α-МСГ). Как и многие другие гормоны, α-МСГ оказывает на организм сразу несколько эффектов: кроме того что дает чувство сытости после еды, он делает волосы темными. Белок гена агути блокирует связывание α-МСГ с его рецепторами в клетках волосяных фолликулов, поэтому волосы остаются светлыми. Однако «блондинкам невесело»: к несчастью для желтоволосых мышей, белок агути также мешает связыванию α-МСГ с рецептором MC4R в клетках мозга, что заставляет мышей переедать, ведь они больше не получают сигнала, что сыты.
Однако вы можете задать вопрос: если ген агути есть у всех этих мышей, почему же некоторые – бурые и тощие, а некоторые – желтые и жирные? Изменения в цвете шерсти и в будущем состоянии здоровья определяются тем, какая именно часть гена агути активна и когда.
Как и следовало ожидать, тучные мыши, как правило, рождают потомство, которое тоже вырастает желтым и нездоровым. Но вот потрясающее открытие: если вы подправите рацион желтой матери во время беременности, она родит бурых, стройных, здоровых мышат! Что за волшебство? Фокус в том, что рацион матери обогащали питательными веществами, которые усиливают метилирование ДНК (фолиевая кислота, бетаин, витамин B12 и холин), а такое химическое изменение отключает гены. Ген агути – один из тех, что можно заглушить с помощью метилирования ДНК, производимого переменами в питании. Когда этот ген заглушили, белок агути, который мог заблокировать рецепторы α-МСГ, вообще не производился, в результате детеныши, родившиеся у желтых толстых матерей, были бурыми и не переедали.
Это замечательное исследование повлекло несколько следствий, касающихся аппетита. Во-первых, ДНК развивающегося плода активно программируется еще до рождения, чтобы подготовиться к среде, в которой живет мать. Такое программирование плода частично основано на сигналах, идущих от рациона матери: они указывают, на что похожа окружающая ее среда. Во-вторых, то, что ест мать во время беременности, может оказать длительный эффект на ее потомство, изменяя метилирование ДНК ребенка. Следует осторожно относиться к пищевым добавкам, если они не входят в список рекомендуемых медиками: мы понятия не имеем, что может сделать большинство таких добавок с ДНК плода. В-третьих, хотя вы наследуете гены отца и матери, это не значит, что гены будут экспрессироваться так же, как у отца и у матери. Желтые матери с геном агути могут быть толстыми, но их потомство не обязано делить такую участь. Конечно, эту концепцию можно и развернуть в обратную сторону: дальнейшее изучение генов и эпигенетического контроля поможет беременной запрограммировать здоровье будущего ребенка.
Прежде чем будущие отцы с комфортом сядут за свиную вырезку и поглотят трехэтажную башню шоколадного десерта, следует вспомнить: их пищевые привычки тоже могут сказаться на будущем ребенке – посредством эпигенетического программирования спермы. Исследование 2010 года, проведенное фармакологом Маргарет Моррис из Университета Нового Южного Уэльса в Австралии, показало, что от самцов крыс, питавшихся едой с высоким содержанием жиров, рождались крысята-самки с инсулинорезистентностью, что совмещалось с повышением массы и увеличением объема жировой ткани. Более детальное изучение женских особей от отцов с нездоровым рационом выявило аномальную экспрессию свыше 600 генов в клетках так называемых островков Лангерганса в поджелудочной железе – тех участков, что отвечают за выработку инсулина.
