Гены играют важную роль в здоровье человека, но вместе с этим также важны образ жизни, окружающая среда, продукты, которые он потребляет, и уровень физической активности.

В этом материале подробнее разберемся, чем занимается эпигенетика и что ученым уже удалось выяснить.

Что такое эпигенетика?

Эпигенетика изучает, как поведение человека, его образ жизни и окружающая среда могут вызывать изменения, влияющие на работу генов. При этом, в отличие от генетических изменений (мутаций), эпигенетические изменения обратимы и не изменяют последовательность оснований ДНК, но могут изменить то, как организм считывает эту последовательность.

Все начинается еще до вашего рождения и может меняться с возрастом

Эпигенетические изменения начинаются еще до рождения. Все клетки имеют одни и те же гены, но выглядят и ведут себя по-разному.

В процессе развития ДНК, из которой состоят гены, накапливает химические маркеры, определяющие интенсивность экспрессии генов. Эти маркеры образуют набор, называемый эпигеномом. Различные переживания детей приводят к перестройке этих химических маркеров, что может объяснять, почему однояйцевые близнецы не обязательно имеют одинаковое поведение, одинаковые способности, одинаковое состояние здоровья и одинаковые достижения.

Молодой мозг особенно чувствителен к эпигенетическим изменениям. Ученые считают, что качественное оказание медицинских услуг в период беременности, а также наблюдение младенцев и детей младшего возраста, поддержка молодых родителей могут оказывать влияние на формирование эпигенетических механизмов регуляции генов ребенка. Ученые отмечают, что поддерживающие отношения и богатый опыт обучения могут формировать эпигенетические сигналы, активирующие генетический потенциал.

Гены, которые дети наследуют от своих биологических родителей, содержат информацию об их развитии, например, какого роста они могут достичь в будущем или какой у них может сложиться характер. Когда в ходе экспериментов изменяются эпигенетические маркеры, ответственные за экспрессию генов, эти маркеры могут определять, будут ли гены выражать несущую их информацию, и если да, то каким образом. Таким образом, эпигеном может изменяться под влиянием разного опыта.

Характерную эпигенетическую «подпись» на генах оставляют как позитивный опыт, например поддерживающие отношения, возможности для обучения, так и отрицательный: токсичные вещества в окружающей среде, стрессовые ситуации. Эта «подпись», которая может быть временной или постоянной, влияет на способность генов активироваться или отключаться. Недавние исследования показывают, что, возможно, существуют способы обратить вспять определенные негативные изменения и восстановить здоровое функционирование. Но самая лучшая стратегия — поддерживать взаимопонимание в отношениях и снижать уровень стресса, чтобы с самого начала формировать крепкий мозг.

Что еще влияет на эпигенетику?

Любые эпигенетические изменения могут происходить в ответ на образ жизни, поведение человека и особенности окружающей среды. На изменения в работе генах могут влиять такие особенности, как:

Питание во время беременности

Поведение беременной женщины, в том числе ее питание, может изменить эпигенетику ребенка. Некоторые из этих изменений могут сохраняться десятилетиями и повышать вероятность развития у ребенка определенных заболеваний.

В исследовании 2019 года изучали результаты обследований среди мужчин и женщин, родившихся примерно во время Голодной зимы в Нидерландах (1944–1945 гг.). Последствия недоедания зависели от времени его возникновения во время беременности, а также от органов и тканей, находившихся в критические периоды развития в это время. Дети, чьи матери находились на ранних сроках беременности, оказались наиболее уязвимыми. Последствия голода были широко распространены и затронули структуру и функции многих органов и тканей, привели к изменению поведения и повышению риска хронических дегенеративных заболеваний, что, в свою очередь, привело к снижению участия в рынке труда и увеличению смертности.

Курение

Воздействие сигаретного дыма также может вызывать эпигенетические изменения. Однако в некоторых случаях они обратимы.

В исследовании 2018 года ученые выделили две группы: в первой были никогда не курившие люди, во второй — курильщики. Период курения у испытуемых, отнесенных ко второй группе, варьировался от 5 до 9 лет у заядлых курильщиков и от 15 до 19 лет у умеренных курильщиков.

Ученые пришли к выводу, что связанные с курением изменения метилирования ДНК являются следствием длительного воздействия сигаретного дыма и могут быть обратимы после прекращения курения. Продолжительность формирования этих изменений и восстановления после них зависит от интенсивности и продолжительности курения. После прекращения курения у бывших курильщиков может начать повышаться метилирование ДНК в определенных участках гена AHRR. В конечном итоге оно может достичь уровня, аналогичного уровню некурящих. В некоторых случаях это может произойти менее чем за год, но продолжительность зависит от того, как долго и сколько человек курил до прекращения курения.

Инфекции и заболевания

Некоторые заболевания могут изменять эпигенетику человека, а некоторые изменения могут повысить вероятность развития определенных заболеваний, например рака.

Бактерия Mycobacterium tuberculosis вызывает туберкулез. Инфицирование этой бактерией может вызывать эпигенетические изменения в некоторых клетках иммунной системы, что приводит к отключению гена IL-12B. Это, в свою очередь, ослабляет иммунную систему, что повышает выживаемость Mycobacterium tuberculosis.

Мутация в гене BRCA1, препятствующая его нормальной работе, может повышать вероятность развития рака молочной железы. Точно так же повышенное метилирование ДНК, приводящее к снижению экспрессии гена BRCA1, повышает риск развития рака молочной железы и других видов рака. Хотя в раковых клетках наблюдается повышенное метилирование ДНК в определенных генах, общий уровень метилирования ДНК в раковых клетках ниже, чем в нормальных клетках.

При колоректальном раке наблюдается аномальное метилирование ДНК вблизи определенных генов, что влияет на экспрессию этих генов. Некоторые тесты для скрининга на колоректальный рак используют образцы кала для выявления этого аномального метилирования ДНК. Но такие тесты не исключают проведение колоноскопии: если результат такого теста окажется положительным или аномальным, потребуется проведение колоноскопии — процедуры для проверки толстой кишки на наличие рака.

Вот еще несколько примеров факторов, которые могут влиять на эпигенетику человека:

  • общее состояние здоровья и самочувствие биологической матери во время беременности;
  • питание, которое получает человек в младенчестве и раннем детском возрасте;
  • воздействие токсинов, например выхлопных газов;
  • применение некоторых рецептурных лекарственных препаратов;
  • рацион, которого вы придерживаетесь во взрослом возрасте;
  • уровень физической активности;
  • уровень стресса в повседневной жизни;
  • отношения и социальное взаимодействие;
  • наличие или отсутствие поддержки от сообщества, в котором живет человек;
  • доступ к медицинской помощи.

Как эпигенетика влияет на здоровье человека?

Эксперты Клиники Кливленда уточняют, что эпигенетические изменения участвуют в следующих процессах:

  • работы метаболизма;
  • старения и связанных с ним заболеваниях;
  • нарушения, затрагивающие мозг, включая болезни Паркинсона и Альцгеймера, синдром, вызывающий задержку развития;
  • развития рака;
  • развития расстройств, связанных с употреблением психоактивных веществ;
  • воспаления и связанных с ним состояниях, включая астму, аутоиммунные заболевания.

В дальнейшем ученые надеются, что смогут:

  • получить более широкое представление, как эпигенетические изменения вызывают или сопровождают различные заболевания;
  • узнать, что можно делать в повседневной жизни, чтобы снизить риск развития определенных заболеваний;
  • разработать новые методы лечения заболеваний, направленные на эпигеном.

Можно ли изменить свой эпигеном?

По мнению экспертов Клиники Кливленда, на сегодняшний день нет единого мнения о том, как изменить свой эпигеном. Однако ученые считают, что определенные решения могут способствовать эпигенетическим изменениям и снизить риск вредных изменений. Вот несколько советов, которые могут помочь:

  • включите физическую активность в свой распорядок дня;
  • ограничьте потребление алкоголя и табачных изделий;
  • старайтесь как можно больше расслабляться и отдыхать, чтобы справиться со стрессом.

Есть мнение, что эпигеном наиболее подвержен изменениям в первые годы жизни. Поэтому родителям важно убедиться, что:

  • ребенок получает правильное питание — об этом можно проконсультироваться с педиатром;
  • у ребенка есть возможности для обучения с раннего возраста: к этому относятся, например, покупка игрушек, которые помогают ребенку учиться и запоминать, беседы и чтение с ребенком, обучение новым словам;
  • ребенок окружен заботливыми и любящими людьми, которые помогут ему чувствовать себя комфортно и в безопасности.

Слушайте в «Купруме»:

Какое обследование пройти, чтобы понять, есть ли у меня наследственная предрасположенность к сердечно-сосудистым заболеваниям?

Что такое транспозиция органов