В свое время антибиотики назначались пациентам для набора веса и укрепления мышц – в 1950-х гг. такая терапия сначала приветствовалась! С того времени, по прошествии более 60 лет, рост среднестатистического американца увеличился на дюйм (2,5 см), а вес – на 9 кг (20 фунтов). Сегодня треть американцев страдает ожирением – в определенной степени это зависит от точности определения этого понятия, поскольку с недавнего времени некоторые выражают недовольство по поводу использования индекса массы (ИМТ) для определения «худой» или «страдает ожирением». Несмотря на то, что передача содержащихся в мясе животных антибиотиков человеку маловероятна и что в 1990-х гг. в ЕС использование антибиотиков в животноводстве было запрещено, до сих пор их добавляют в пищу десятков тысяч кур на птицефермах, если заболевает всего несколько особей. В настоящее время в Европе обсуждается вопрос об импорте кур, «дезинфицированных хлорином» (соглашение между ЕС и США о создании Трансатлантического торгового и инвестиционного партнерства, ТТИП). Антибиотики воздействуют на наш организм скорее при приеме таблеток, нежели через продукты питания! Американским детям ежегодно назначают в среднем один курс антибиотиков каждый год. Мартин Блейзер, автор книги «Недостающие микробы» (Missing Microbes), рассказывает, что одной высококалорийной диеты недостаточно для объяснения наблюдающейся в настоящее время «эпидемии» ожирения и что антибиотики могут этому способствовать. Ожирение – это эпидемия, в которой задействовано большое число микроорганизмов, включая вирусы. В последнее время использование антибиотиков было резко ограничено не только в целях снижения массы тела, но и для преодоления множественной лекарственной резистентности. Мой швейцарский коллега пришел к заключению, что люди, главным образом новобранцы в армии, в отличие от предыдущих нескольких десятилетий, не стали выше, но у них чаще наблюдается избыточный вес.
Исследование «голландского голода»
Кто бы мог представить, что ученым удастся прийти к совершенно новым выводам, изучив генетику еврейских беженцев, приехавших в Голландию и переживших «голодную зиму» (ноябрь 1944 г. – апрель 1945 г.) в конце Второй мировой войны? Особенно от голода пострадали беременные женщины. В течение шести месяцев они получали лишь 400–800 калорий в день – два куска хлеба и немного картофеля. Беременные женщины испытывали голод в критический период формирования плода, на ранних сроках беременности. Через 60 лет после вышеупомянутых событий ученые изучали потомков этих людей. У них наблюдается удивительное увеличение показателя заболеваемости сердечно-сосудистыми заболеваниями (в два раза по сравнению со средним показателем), болезнями метаболизма, диабетом, артритом, обструктивными заболеваниями дыхательных путей и раком (в пять раз больше обычного показателя заболеваемости).
Отсутствие пищи не повлияло на генетику эмбрионов, однако оказало воздействие на их эпигенетические характеристики. Факторы среды влияют на регуляцию генов путем химических модификаций (в частности, метилирования), но не на сами гены. Эти модификации не должны были коснуться следующего поколения. У природы есть некая встроенная система контроля, и все эпигенетические изменения устраняются из генов в самом начале новой жизни при слиянии яйцеклетки и сперматозоида. Затем все врéменные программы обнуляются, как это происходит с компьютерными программами при перезагрузке. Оплодотворение яйцеклеток спермой обычно приводит к перепрограммированию и устранению эпигенетических изменений, после чего происходит превращение клеток в омнипотентные (универсальные) стволовые клетки. Это необходимо потому, что после оплодотворения у омнипотентной клетки должны быть шансы развиться в одну из 200 специализированных видов клеток организма человека. Поэтому эпигенетические изменения, как правило, ограничиваются одним поколением и не передаются следующему. Это фантастическое изобретение природы.
Было совершенно удивительно выяснить, что такой механизм предосторожности, придуманный природой, может давать сбой. Исследование людей, родившихся после «голодной голландской зимы», показывает некоторую возможность трансмиссии эпигенетических эффектов от матери к следующему поколению не во время оплодотворения, а позднее, во время беременности. Это повлияло на всю будущую жизнь потомков этих женщин. Эти изменения затронули не одно поколение, а три: мать, плод (ребенок) и зародышевые клетки плода (внуки). Все они одновременно подвергаются воздействию факторов среды, в частности недоедания у беременных женщин. Это подтверждено исследованиями «голодной голландской зимы».
В пользу этих результатов свидетельствует еще одно событие. Стресс, пережитый беременными женщинами во время снежного бурана в Квебеке (Канада) в 1998 г., имел такие же последствия для здоровья их детей, как и последствия «голодной голландской зимы». Из-за погодных условий около 3 млн жителей Квебека 45 дней жили без света, что и вызвало у них стресс. Детей, зачатых в это время, по достижении ими подросткового возраста обследовали и установили, что у них более высокий риск развития астмы, ожирения и диабета.
В настоящее время внимание привлекают заголовки: не только питание «толстых мамочек» во время беременности оказывает влияние на жизнь их дочерей и внучек в зависимости от того, что они едят во время беременности, но также «питание отца формирует хроматин ребенка», и последствия этого оказывают влияние на его потомков всю жизнь. Отцы могут отличаться от матери по молекулярному механизму: крайности в питании изменяют упаковку генов в сперматозоидах, формирующих хроматин плода и ребенка, влияя на метаболизм будущего потомства на протяжении всей жизни. В настоящее время в качестве животной модели используют мух, чтобы проанализировать, что происходит со спермой, если самец испытывает крайности в питании, то есть переедает или недоедает, и чтобы проверить, как высококалорийная диета может повлиять на массу тела будущих поколений. Исследования на мухах поддерживают исследования отцовства у человека.
Один из генов, влияющих на развитие ожирения у человека, – инсулиноподобный фактор роста (ИФР-2), который играет роль в росте и развитии. Показано, что, если ген этого белка недостаточно метилирован, это приводит к избыточной экспрессии ИФР-2. Избыточная экспрессия вызывает развитие позднего ожирения. Ученые обсуждают возможность максимально эффективного сохранения организмом калорий при голодании. Однако при наличии достаточного объема пищи этот механизм сохранения калорий сохраняется, и в результате развиваются такие нарушения метаболизма, как избыточный вес. Такое явление уже рассматривалось в связи с неандертальцами, нашими предками, которые жили примерно 100 000 лет назад и которым приходилось подолгу голодать, а гены ожирения у них выполняли защитную функцию.
У млекопитающих примерно 1% генов удается избежать эпигенетического перепрограммирования (метиловые группы сохраняются, используя процесс, называемый «импринтинг»). Эти эпигенетические изменения могут передаваться следующему поколению. Женщины с избыточным весом могут передавать предрасположенность своим внучкам, а дедушки – внукам, то есть двум новым поколениям. Мы не знаем, как часто это случается. Британский ученый Маркус Пембри выяснил, что факт голодания дедушками, когда они находились в подростковом возрасте, повлиял на показатель смертности у внуков, а голод, пережитый бабушками в подростковом возрасте, отражается на том же показателе у внучек. Эпигенетические изменения, даже если они происходят до беременности или времени зачатия, могут привести к наследуемой эпигенетике. Если отец курит, это может повлиять на следующее поколение. Действие алкоголя на эмбрион – о чем сегодня предупреждают всех беременных женщин – может вызвать эпигенетические изменения.
