Что нужно знать об эпигенетике
Что изучает эпигенетика, какие доказательства есть и почему в ней так заинтересована индустрия красоты
В школе нам всем рассказывали, что гены, состоящие из ДНК, запрограммированы на молекулярном уровне. Они делают нас такими, какие мы есть, а ДНК — это уникальный неизменяемый код. Наука эпигенетика это не отрицает, но изучает изменение активности генов, не затрагивающих структуру ДНК. Термин «эпигенетика» ввел в 1942 году биолог Конрад Уоддингтон, как производное от слов «генетика» и аристотелевского слова «эпигенез» (учение о последовательном эмбриональном развитии. — Прим. ред.). Наиболее емкое и точное определение этого термина предоложил английский биолог Питер Медавар: «Генетика предполагает, а эпигенетика располагает».
Массово говорить об эпигенетике начали в 2010 году, когда вышел журнал Time с обложкой Why Your DNA Isn't Your Destiny (Почему ваше ДНК — не наша судьба»). «Эпигенетика — относительно новое направление в генетике, которое изучает изменения нашей наследственной информации, не связанные с изменением структуры ДНК, а происходящие под влиянием каких-либо внешних факторов. Эти факторы могут какие-то гены „включать“, а какие-то „выключать“. За счет этого будут меняться обменные процессы в организме, функции клеток и тканей в целом. Важно отметить, что „включаться“ могут в том числе и дефектные, „бессмысленные“ гены, а „выключаться“ — важные для организма участки ДНК. Это чревато нарушением функций, сбоем в работе клеток, тканей и органов», — объясняет Михаил Гаврилов, кандидат медицинских наук, диетолог и сооснователь линейки функционального питания Doctor's food.
«На сегодняшний день абсолютно точно известно, что гены отвечают за тот или иной признак организма лишь на 20% (по некоторым источникам, от 15 до 20%).Остальные 80% зависят от образа жизни, именно он влияет на то, чтобы проявить или не проявить тот или иной признак. Поэтому люди, которые выбирают здоровый образ жизни, эпигенетически влияют на реализацию признаков, которые кодируются определенными генами. В этом и заключается суть эпигенетики: с помощью образа жизни мы можем влиять на эти процессы», — говорит Юлия Титель, основатель и главный врач клиники антиэйджинга «Пятый элемент».
Исследования и доказательства
Почему об эпигенетике многие заговорили? Во-первых, стало очевидно, что не все можно объяснить генетикой. То, какого образа жизни человек придерживается, что он ест, имеет ли вредные привычки, во многом оказывает влияние на его здоровье, молодость и красоту. Во-вторых, проведено немало исследований, которые показывают, какие изменения происходят в эпигеноме с возрастом. «Генетические различия отвечают за то, как будет функционировать организм в целом, а эпигенетические различия определяют функционирование конкретных тканей и клеток организма. Клетка мозга и клетка печени, например, имеют одинаковый геном, но разница между ними определяется эпигенетическим различиями, — объясняет Валерий Полуновский, ведущий разработчик MyGenetics, молекулярный биолог и генетик. — Геном и эпигеном различаются на уровне молекул: когда идет речь о генетике человека, то в первую очередь исследуется первичная последовательность ДНК. Эпигенетика же занимается вторичными метками в геноме. Эпигеном — это совокупность всех вторичных ненаследуемых изменений в геноме».
Ежегодно проводится множество исследований, доказывающих изменчивость генов. «На эпигенетические маркеры негативное влияние оказывает курение — компоненты табачного дыма не только увеличивают количество мутаций в геноме, но и добавляют эпигенетические метки в геноме на ненужных участках. Выключаются важные защитные гены, что провоцирует развитие раковых опухолей. Также хронический стресс может оказывать необратимые изменения в эпигеноме человека, что влияет на функционирование мозга, производительность и развитие депрессии, — говорит Валерий Полуновский. — С другой стороны, есть и положительные аспекты влияния — физическая активность и кратковременный стресс оказывают благотворное воздействие на эпигеном человека, препятствуя развитию заболеваний».
Также много выводов появилось после завершения в 2003 году масштабного проекта «Геном человека». В ходе исследований ученые выяснили, что гены неустойчивы.
Эпигенетика в индустрии красоты
Сейчас эпигенетика интересует как ученых, так и врачей. Появились технологии и способы, которые позволяют достаточно быстро и точно измерять эпигенетические изменения в клетках и интерпретировать результаты. Продолжаются исследования на тему того, как питание и образ жизни влияют на гены. Многочисленные исследования с участием грызунов и приматов показали, что возрастные изменения в значительной степени замедляются при рационе с ограничением калорийности.
В связи с этим наибольший интересе к эпигенетике проявляет индустрия красоты. Теперь многие диеты удобно вписываются в исследования, а постулат «Мы — то, что мы едим» не требует опровержений. «Витамины группы В принимают участие в „выключении“ определенных генов. Если беременная женщина недополучает витамины В12 или В9, этот может стать причиной нарушений развития плода. С возрастом ухудшается усвоение витаминов группы В в кишечнике. Это в свою очередь может „выключить“ определенные гены, способствующие развитию возрастных заболеваний. Именно поэтому достаточное количество витаминов группы В важно в любом возрасте. Еще один пример: для того чтобы поддержать активность важных участков ДНК, например, отвечающих за деление и обновление клеток, важны витамины А, С, железо, — объясняет Михаил Гаврилов. — Важно отметить, что среди веществ, поступающих с пищей, есть и те, которые меняют эпигенетический профиль не в лучшую сторону. Например, фруктоза. Она выключает генетические участки клеток печени, отвечающих за важные обменные процессы. Это может привести к метаболическому синдрому и ожирению печени».
У врачей-косметологов в арсенале есть процедуры и косметические средства, которые помогают поддерживать эпигенетический профиль в относительном постоянстве. К таковым, например, относят инъекционные препараты в различными витаминами, пептидами, которые помогают восстанавливать ДНК клеток, поврежденных в результате воздействия неблагоприятных внешних факторов. «Косметика с пептидами — тоже эпигенетика в действии. Подобные средства могут повышать активность генов, ответственных за содержание коллагена. А ретиноиды активируют те участки гена, которые отвечают за деление клеток и таким образом обеспечивают омоложение кожи. Из аппаратных методик можно выделить воздействие фототерапии. Клетки становятся более активными, и эта активность стремится к показателям, характерным для более молодой кожи», — говорит Мария Колдашева, врач-косметолог и дерматовенеролог клиники «Премиум эстетикс».
«На сегодняшний день доказано, что пептиды могут влиять на регуляцию клеточного апоптоза (генетически запрограммированная гибель клеток) и пролиферации (разрастание ткани организма путем размножения клеток делением). Мы видим пептиды в кремах, масках, сыворотках и мезотерапевтических препаратах. Огромное количество препаратов биоревитализантов и биорепарантов содержат помимо гиалуроновой кислоты пептиды, регулирующие синтез коллагена, укрепляющие сосудистое русло, формирующие жировую ткань. Важно понимать: гены сами по себе ничего не значат — то, как они себя проявляют, зависит от окружающих молекул. Выявить молекулы, способные продлить жизнь стволовых клеток кожи, и создать соответствующую формулу крема — значит забыть о признаках старения. Именно эту задачу и ставит перед собой эпигенетика в бьюти-индустрии», — дополняет Юлия Титель.
Популярность и спорность
Несмотря на потенциально огромную роль эпигенетики в человеческих заболеваниях, инвестиции в эту область остаются крошечными по сравнению с тем, что посвящено традиционной генетической работе. В настоящее время предпринимаются усилия по изменению этой ситуации.
Без сомнения, своим здоровьем можно и нужно управлять в первую очередь с помощью здорового образа жизни. Что же касается эпигенетики, то это новая наука, постоянно пополняющаяся сенсационными исследованиями, которые все чаще проводятся на животных, а не на людях. «Сейчас основная проблема — измерение эпигенетических меток у конкретного человека. Дело в том, что эти метки отличаются в каждой клетке, в отличие от генома, и их эффекты зачастую не воспроизводятся у разных людей и не воспроизводятся в разных клетках одного человека. Поэтому в основном сейчас эпигенетика используется только в научных целях, в не в медицинских. К тому же еще далеко не все известно. Как определенная эпигенетическая метка влияет на функционирование организма, случайна ли она или сделана направленно молекулярными машинами в клетке? Это вопросы для дальнейших исследований», — считает Валерий Полуновский.
Но однозначно эта область может открыть новые возможности для понимания природы заболеваний и их лечения. Кроме того, эпигенетическое наследование важно для теории эволюции, так как оно позволяет организмам приспособиться к окружающей среде.
