На самом деле всем нужно разное количество витамина C. И как только вы захотите понять, что нужно именно вам, неизбежно придется обратится к вашим генам. Изучая, какие из генов помогают витамину C лучше усваиваться человеческим организмом, исследователи обнаружили, что носители некоторых вариантов гена-транспортера SLC23A1 влияют на уровень витамина C вне зависимости от питания. У некоторых людей уровень этого витамина понижен, несмотря на то, что они много потребляют его с пищей. И совершенно не важно, сколько фруктов они при этом едят. Зная, какую из версий этого транспортерного гена мы унаследовали от предков, мы легче оценим, сколько витамина на самом деле усваивается организмом.
С каждым днем мы все лучше понимаем наши гены. Вот, например, ген SLC23A2, который тоже связан с метаболизмом витамина C, может в одном из своих вариантов втрое повышать риск преждевременных родов. Ученые полагают, что витамин C участвует в синтезе коллагена, который, в свою очередь, помогает матери (ее мышцам) правильно удерживать плод в животе. Это еще раз подчеркивает, как важно учитывать генетическую наследственность при выборе питания. Теперь, когда вы точно понимаете, что усредненные рекомендации лично вам не подходят, вам, наверное, интересно, сколько же именно цитрусовых нужно в день вашему организму? Насколько правильно вы питаетесь сейчас? И чего именно вам вовсе не стоит есть? Ответы на эти вопросы для каждого человека свои. И не только потому, что у всех нас свой набор генов. Дело в том, что пища, которую мы едим, влияет на поведение наших генов.
В этом году только в США десятки миллионов попытаются сесть на диету.
И большая их часть потерпит фиаско.
Отчасти потому, что эти люди не знают, какая диета им подходит с точки зрения генетики, и потому будут двигаться вслепую, порой делая вещи, не приближающие, а отдаляющие их от поставленной цели. Но даже те, кому вполне подходят общие рекомендации по здоровому питанию и активным физическим упражнениям, все равно столкнутся с еще одной проблемой. Сидеть на диете трудно.
На протяжении большей части мировой истории людям еды не хватало. Чтобы сбалансировать частый недостаток пищи и ситуации, когда ее неожиданно оказывалось в избытке, все мы получили гены, способствующие перееданию: если вдруг после редких пиршеств в организме чревоугодника оставались лишние калории, он с радостью запасал их в виде жира. Этакий своеобразный сберегательный депозит в калориях. То, что сегодня оказалось лишним, завтра поможет свести концы с концами.
Сегодня мы стоим перед лицом сложной проблемы. Дело в том, что среда, в которой мы живем, совершенно не похожа на ту, к которой мы адаптировались в ходе эволюции. Для начала при современном сидячем образе жизни нам нужно гораздо меньше калорий в день. Машины выполняют за нас всю тяжелую работу, и они же перемещают нас в пространстве. Кроме того, в огромном избытке есть дешевые калории. Учитывая все это, нетрудно понять, почему сегодня людей с избыточным весом больше, чем в прошлые века. И дело не только в том, сколько мы едим. Как вам скоро станет очевидно, сегодня люди выбирают еду, далекую от оптималной с точки зрения их генетики.
Благодаря достижениям нутригеномики, постепенно становится ясно, что стоит исключить из современного меню человека. Уже не нужно страдать от вздутия живота, вести кулинарный дневник и мучиться диареей, чтобы понять: вы не переносите лактозу. Генетический тест, который вам это точно скажет, ныне вполне доступен широкой публике. А если вы стремитесь не отставать от научного прогресса, вы, наверное, уже не только делали тесты на отдельные гены (хоть на ту же непереносимость лактозы), но и секвенировали в лаборатории свой экзом или даже полный геном.
В XXI веке, вооружившись информацией о своем геноме, вы можете получить генетически обоснованные рекомендации по питанию. К примеру, зная, какой вариант гена CYP1A2 вы унаследовали, вы легко решите, с кофеином или без должна быть ваша следующая чашка капучино. От гена CYP1A2 зависит, с какой скоростью в вашем организме разлагается кофеин, этот один из древнейших стимуляторов, известных человеку. У вас он может разлагаться особенно быстро или, наоборот, очень медленно.
Последствия от выпитой чашки кофе с кофеином могут оказаться и посущественнее, чем просто бессонная ночь. В зависимости от вариации гена CYP1A2 у вас еще может подскочить кровяное давление. Ученые полагают, что это вполне вероятно, если в вашем организме кофеин распадается медленно. С другой стороны, если у вас обе копии гена CYP1A2 такие, что кофеин быстро "прогорает", вы, скорее всего, не испытаете ничего подобного.
Давайте просуммируем то, что я уже рассказал про геном и питание. Дальше все будет сложнее и интереснее. Итак, мы теперь знаем, что наш организм живет, ощущая окружающую среду. Гены не просто вступают в единичные взаимодействия друг с другом. Наш геном реагирует на то, как мы себя ведем и что мы едим. Как Ford или Apple, использующие на производстве метод "точно в срок", наши гены постоянно включаются и выключаются. Это происходит благодаря механизму их экспрессии и позволяет производить больше или меньше того или иного продукта в зависимости от потребностей.
Великолепный пример того, как наша жизнь влияет на гены, – люди, которые курят и при этом любят пить кофе. Вас никогда не удивляло, что курильщики без особых проблем потребляют огромное количество кофе?
Все дело в экспрессии генов.
В организме человека один и тот же ген работает при разложении всевозможных ядовитых веществ. Это ген CYP1A2. Вовсе не удивительно, что курение табака требует соответствующего ответа от организма на генетическом уровне. И вот CYP1A2 начинает экспрессироваться сильнее. А чем активнее работает этот ген, тем проще и быстрее разрушается кофеин, содержащийся в кофе. Не поймите меня неправильно, я вовсе не предлагаю начать курить, чтобы пить кофе ведрами и потом спокойно засыпать по ночам! Просто курение ускоряет разрушение кофеина. Таким образом, метаболизм курильщика быстрее, чем у того, кто не курит.
В любом случае, если вдруг кофе не подходит к вашему набору генов, всегда можно заварить зеленый чай. Но перед тем, как вы сядете выпить чайничек японского чая сэнтя или маття, я еще раз напомню, что ничего для организма не проходит бесследно.
Есть свидетельства того, что зеленый чай может предотвращать возникновение некоторых типов рака. В ходе недавнего эксперимента культуру клеток рака груди обработали одним из веществ, содержащихся в зеленом чае, – эпигаллокатехин‑3-галлатом. В результате произошло два преинтереснейших события. Часть раковых клеток совершила самоубийство, включив специальный клеточный механизм, называющийся апоптозом. А те клетки, с которыми этого не произошло, существенно замедлили свой рост. И это как раз тот эффект, которого следует ждать от потенциального лекарства для борьбы с раком.
Когда разобрались, почему эпигаллокатехин‑3-галлат заставляет раковые клетки умирать, стало понятно, что это вещество стимулирует полезные эпигенетические изменения, те самые переключения в ДНК, которые помогают регулировать экспрессию генов. Это очень важный шаг в понимании того, как бороться с клетками нашего тела, вдруг начавшими действовать вопреки интересам остального организма. Они перестают работать слаженно, вместе с другими, и начинают "тянуть одеяло на себя", и тогда получается раковая опухоль.
Чем больше мы знаем про взаимодействие наших генов с тем, что мы пьем, едим или даже курим, тем очевиднее, насколько все эти взаимодействия важны для поддержания здоровья.
В ходе изучения однояйцевых близнецов, у которых совершенно одинаковый геном и, обычно, очень похожий рацион, ученые наконец-то поняли, какой детали им не хватало в пищевой головоломке.
Пришло время познакомить вас с вашим микробиомом.
Кишечник человека – пример умопомрачительно сложного микробного разнообразия. Два основных игрока в этой миниатюрной экосистеме – типы Bacteroidetes и Firmicutes. Если сосчитать все виды, входящие в эти типы, получится несколько сотен разнообразных микробов. И у каждого из нас этот "зверинец" чуть-чуть разный. Для живущих в вас микробов 7 метров пищеварительной системы ото рта до анального отверстия – настоящая планета. Кишечник изгибается и поворачивает, как рельсы самых сложных американских горок. А различия условий в разных его частях не менее разительны, чем между дном океана, жерлом вулкана и девственным тропическим лесом.
Наверное, не стоит удивляться, что пищеварительный тракт – одна из самых сложных структур, возникающих в ходе эмбрионального развития. Чтобы вы представили себе сложность эмбрионального балета, необходимого для закладки кишечника, я кое-что вам расскажу. В один прекрасный миг кишечник выпячивается, вырастая в полость, где лежит пуповина. Чтобы попасть назад в брюшную полость, он вьется и изгибается, как змея, заползающая обратно в плетеную корзинку заклинателя. Именно поэтому нужно совсем немного, чтобы все сломалось. Если кишечник застревает на обратном пути в брюшную полость, образуется омфалоцеле. Это такая особая пуповинно-кишечная грыжа. А если кишечник все же вползает на место, но стенка тела при этом нормально не закрывается, может образоваться гастрошизис. Так называется патология, при которой части кишки выпячиваются наружу через щель или прореху, образовавшуюся в ходе развития. А поскольку амниотическая жидкость не приспособлена к тому, чтобы в ней находился кишечник, в результате он часто повреждается. Поврежденные участки приходится удалять, а разрывы соединять. И все вышеописанное – только малая доля того, что может пойти не так при развитии структур, в которых позже вырастут настоящие микробиологические и физиологические джунгли. Да, думать о процессах, идущих у нас в кишках, не всегда приятно, зато зная и понимая их, мы приближаемся к новейшим методам поддержания собственного здоровья.
А теперь давайте отправимся в Китай. И вот почему: ученые из Шанхайского университета Джао Тонг недавно поставили диетологию с ног на голову.
Они изучали кишечник одного болезненно толстого человека, который при весе в 175 кг выглядел, как настоящий борец сумо. Оказалось, у него в избытке присутствовали бактерии из рода Enterobacter. Обычно такие бактерии есть в небольшом количестве у всех, однако в этом случае они составляли 35 % всех кишечных бактерий. Это очень много. Чтобы понять, как Enterobacter влияют на организм, ученые взяли штамм этих бактерий и поселили в кишечник мышам, которых выращивали в специальных стерильных условиях – там вообще не было никаких микроорганизмов.
И… ничего не произошло.
На этом эксперимент мог бы и закончиться, но ученые решили посмотреть, что будет, если мышей перевести на диету, похожую по составу на богатую жиром пищу, которую ел их пациент. Другими словами, мышей отвезли в "МакДоналдс" и накормили двойным чизбургером, а еще дали большую бутылку минералки и картофель фри. Много жиров и много углеводов. Никого не удивило, что мыши здорово потолстели.
Интересно другое. Следуя стандартной методологии научного эксперимента, ученые сохранили отдельную группу мышей, которых тоже кормили очень жирной пищей, но при этом бактерий Enterobacter им не подселяли. И эти мыши остались тощими, как швабры! Так была ли пища нашего толстяка причиной его проблем? Безусловно, была. Но, по всей видимости, далеко не единственной.
Со временем мы наверняка поймем, как особая комбинация микробиома и диеты способна повлиять на показания весов.
Конечно, нельзя быстро вылечить ожирение, зато вполне можно получить новых бактерий. А если это те самые бактерии, которые сумеют внести свой вклад в здоровое, правильное усвоение жиров? Не поспособствует ли это избавлению от лишнего веса?
Когда мы говорим о наших внутренних зверинцах-микробиомах, стоит задуматься не только о лишнем весе. И не забывайте – микробы живут и на поверхности нашего тела.
Они влияют еще и на сердце. Вы наверняка не раз слышали, что красное мясо и яйца вредны для сердечно-сосудистой системы. А вот о том, что дело далеко не только в насыщенных жирах и холестерине, содержащихся в таких продуктах, вы наверняка не слышали. Риск сердечных заболеваний связан еще и с карнитином. Сам по себе карнитин совершенно безвреден, но когда он попадает к бактериям, которые есть в кишечнике у большинства из нас, он превращается в другое вещество, триметиламин-N-оксид. Или, как его еще называют, ТМАО. И вот этот ТМАО, попадая к нам в кровь, очень опасен для сердца.
До сих пор влияние обитателей наших внутренних "зверинцев" на наше здоровье интересовало ученых гораздо меньше, чем изучение генома. Однако сегодня уже многие исследователи занялись микробиомом, поскольку совершенно ясно: микробы в кишечнике влияют на нас не меньше, чем то, что мы едим, и то, какие гены достались нам от предков. Даже у однояйцевых близнецов, геном которых совершенно идентичен, может быть разный микробиом. Особенно если у них разный вес.
Именно поэтому, раз уж мы решили стать смотрителями своего генетического наследия, заодно стоит и поинтересоваться здоровьем собственного микробиома. Один из простых способов – откажитесь от использования без разбора предметов гигиены с антибактериальными свойствами: антибактериального мыла, шампуня и даже зубной пасты. Также, вместо того, чтобы безропотно глотать прописанные вам таблетки, подробно обсудите с врачом необходимость приема очередного антибиотика. Как мы знаем из истории, силовая смена политического режима может иметь непредвиденные и долгоиграющие последствия. Это же справедливо и для микрофлоры, которая очень быстро меняется в результате приема лекарств.
Все это невероятно сложно, а потому неудивительно, что у многих людей, желающих использовать то, о чем я только что рассказал, опускаются руки. Но отчаиваться не надо, и я скажу, почему. А пока вернемся в больничную палату, где Синди со своей матерью уже меня ждали.
Итак, я приехал в отделение неотложной помощи к 4:30 утра. Там уже оформляли необходимые бумаги, а сама девочка лежала под капельницей, получая прямо в кровь так необходимую ей сейчас глюкозу и восполняя запас жидкости в организме. Для Синди обязательно использовать глюкозу как источник энергии. Ведь если она будет получать калории, переваривая белки, из‑за НОК у нее сильно повысится уровень аммиака в крови. Аммиак вреден для организма, а особенно он опасен для развивающегося мозга: когда его уровень в крови повышается, возникают побочные симптомы, которые так напугали мать Синди, – слабость, вялость и рвота.
Именно из‑за возможного повреждения мозга при повышенном уровне аммиака в крови сегодня применяют более агрессивное лечение НОК, чем раньше. В особенно тяжелых случаях даже используют "генную терапию скальпелем": больным пересаживают печень, в клетках которой сломанный у них ген находится в рабочем состоянии.
Случай Синди не настолько тяжелый. И вряд ли ей в ближайшее время предстоит трансплантация печени. Вообще, с каждым днем появляются все новые методы терапии, и, к счастью, НОК уже не смертный приговор, как это было совсем недавно.
Образец крови Синди в срочном порядке отправили в лабораторию. Ожидая результаты анализов, я размышлял о том, сколь сильно изменилась врачебная практика за последние несколько лет. Еще совсем недавно мы бы ничего не знали о генетической природе заболевания Синди, пока не стало бы слишком поздно. Ведь чтобы получать ответы на генетические вопросы, нужно суметь их задать. А если непонятно, какой именно ген связан с тем или иным заболеванием, невозможно и сделать соответствующие тесты. И наоборот, понимание природы наследственных болезней позволяет проводить именно те анализы, которые нужны.
Но вот наконец у меня в руках результаты анализов. Ну что ж, уровень аммиака в крови у Синди не так высок, как мы боялись. Также не обнаружено серьезных признаков дисфункции внутренних органов.
Хорошие новости. Я записал свои выводы в карту и отправил имейл коллегам, которые придут утром и сменят ночную смену. Закончив дела, я чувствовал себя выжатым как лимон. Трех с половиной часов сна оказалось явно недостаточно.