Глава 2. Наследственность
Доктор, можно ли выявить наследственные генетические заболевания?
Раздел молекулярной генетики проводит исследования для выявления мутаций и/или обнаружения генотипов, вызывающих наследственные расстройства. Эти исследования заключаются в сканировании мутаций, приводящих к заболеваниям, изучении носителей генетических нарушений и восприимчивости к мультифакториальным[10] заболеваниям.
Если вы планируете беременность, имейте в виду, что ваш врач может запросить множество тестов для оценки вашего здоровья и здоровья будущего ребенка, он также может направить вас на генетическое консультирование, предоставляющее информацию о генетических заболеваниях, которые могут у вас быть. Специалист по генетике обсудит с вами все генетические риски. Вы сможете пройти генетические тесты. Вот в каких случаях требуется подобное консультирование:
– если вы считаете, что у вас может быть генетическое расстройство;
– если вы планируете беременность после 35 лет;
– если у вас уже есть ребенок с генетическим заболеванием или аномалией;
– если у вас было больше двух выкидышей или ребенок умер;
– если у вас кровный брак;
– если вы употребляли алкоголь или наркотики, или у вас была вирусная инфекция во время беременности;
– если вы подвергались воздействию рентгеновских лучей или получали медикаментозное лечение во время беременности.
Многие наследственные заболевания могут оказаться не наследственными, либо с низким риском рецидива, подобно многим психическим расстройствам.
Ваш генетик по окончании консультации сможет сообщить вам процент риска повторения наследственного заболевания.
Не могли бы вы подробнее рассказать нам о понятии наследственности?
Для изучения наследственности человека используют два метода: биотехнологический и генеалогический. Последний применяют в основном для анализа наследственных заболеваний или внутрисемейных аномалий. При помощи биотехнологии в наше время можно выяснить, является ли человек носителем дефектного гена.
Наследственность человека делится на три большие части:
1) Наследственность, связанная с аутосомными[11] генами или супергенами: цвет глаз, рост, интеллект…
2) Наследственность, связанная с половой хромосомой: гемофилия, дальтонизм…
3) Наследование хромосомных мутаций (хромосомные аберрации, болезнь Дауна, заячья губа…).
Рассмотрим некоторые характеристики наследственности, связанной с половой хромосомой, в частности, с Х-хромосомой.
У женщин пара хромосом, определяющих пол, состоит из двух генов с Х-образной формой под названием X (ХХ – женщина), тогда как у мужчины этот набор состоит из хромосом Х и Y (ХY – мужчина). У людей выражение «сцепленный с полом» обычно обозначает признаки, которые несет в себе Х-хромосома. Отец передает аллели[12] Х-хромосомы своим дочерям, но не сыновьям, тогда как мать может передавать аллели, сцепленные с полом, как своим дочерям, так и сыновьям. Именно аллель, передаваемый от отца, определяет пол ребенка в момент зачатия.
Y-сцепленное наследование: Если признак расположен в Y-хромосоме и не имеет гомолога в Х-хромосоме, данный признак может появиться лишь у мужчины и называется голандрическим. Такой признак может передаваться только от отца к сыну. Пример: гипертрихоз ушной раковины (избыток волосяного покрова).
Х-сцепленное наследование: Наследственный признак может быть сцеплен с Х-хромосомами и не иметь гомолога в Y-хромосоме. В таком случае у женщины будут две хромосомы-носителя признака, а у мужчины – всего одна. Подобный признак может быть доминантным или рецессивным. Если признак рецессивный, он будет чаще встречаться у мужчин, чем у женщин. Действительно, женщины должны получить два рецессивных аллеля, чтобы развилась наследственная болезнь, тогда как мужчине достаточно одного материнского аллеля, несущего рецессивный признак. Примеры: гемофилия, дальтонизм и миопатия Дюшенна.
Давайте сфокусируемся на наследственных заболеваниях…
Генетические или наследственные заболевания связаны с генетическим дефектом развития, переданным яйцеклеткой или сперматозоидом в момент зачатия. Дефект одного или нескольких генов, переданный от яйцеклетки и/или сперматозоида, приводит к развитию более или менее серьезных нарушений. В зависимости от способа их передачи, различают:
– аутосомно-доминантные заболевания,
– аутосомно-рецессивные заболевания,
– наследственные заболевания, связанные с дефектом половой хромосомы, то есть генетические заболевания, сцепленные с полом.
Доминантный или рецессивный?
Доминантным называют ген, который проявляет свое действие на одной из хромосом пары, материнской или отцовской. Он проявляется в состоянии, называемом гетерозиготность[13].
Некоторые наследственные заболевания возникают в режиме доминантной трансмиссии. Тогда болезнь развивается, если повреждена одна хромосома из пары, в отличие от рецессивного наследственного заболевания, для развития которого необходимо, чтобы были повреждены обе хромосомы из пары.
Аутосомно-доминантные заболевания – ахондроплазия, хорея Гентингтона, синдром Марфана, миотония Штейнерта – возникают у 50 % потомства независимо от половой принадлежности.
Аутосомно-рецессивные заболевания: муковисцидоз, дрепаноцитоз, гемолитическая анемия. Дети, как правило, здоровы, если второй родитель здоров, но все они будут проводниками болезни, независимо от половой принадлежности. Напротив, в случае кровного родства, или если второй родитель – гетерозигот, 25 % детей будут подвержены заболеванию.
Заболевания, сцепленные с полом: миопатия Дюшенна-Беккера, гемофилия, синдром ломкой Х-хромосомы… Они передаются преимущественно женщинами. Сыновья наследуют болезнь в половине случаев, дочери в половине случаев становятся проводниками.
Метаболические заболевания: гемофилия А, а иногда и В, гемохроматоз, врожденная гиперплазия коры надпочечников… Они выявляются путем анализа активности ферментов, а иногда – анализа мочи на определенный метаболит. Они могут также иметь менделевское наследование[14].
Хромосомные аберрации: трисомии 21, 18, 13, моносомия Х (синдром Тернера), синдром Клайнфельтера… Половина из этих случаев нерасхождения хромосом приводят к трисомии 21 (синдрому Дауна).
Очень убедительное исследование[15] на эту тему показывает, что данный механизм работает в разных поколениях… Например, может пострадать непосредственное поколение, либо это эпигенетическое явление проявится через поколение.
Эти дефектные гены не могут быть модифицированы, в отличие от генов, экспрессию которых можно изменить. Тут мы входим в область эпигенетики.
Обращаю ваше внимание, что данные списки наследственных заболеваний не являются исчерпывающими. Для получения дополнительной информации и по любым вопросам вы можете обратиться в Национальный информационный центр по генетическим заболеваниям.
Вернемся к нутригеномике?
Эта наука рассказывает о том, как наше питание в самом широком смысле может воздействовать на наши гены, меняя их экспрессию. Это означает, что мы можем адаптировать его к нашим личным потребностям индивидуально, с учетом нашей генетической реальности. Информация, которую потребляемые нами продукты передают нашим генам, создает общий «климат», меняющийся одновременно в лучшую и в худшую сторону, но итоговый баланс при этом должен быть как можно лучше для того, чтобы мы чувствовали себя хорошо.
Также имеет значение, как были обработаны продукты и в каком виде вы их употребляете, ваше состояние в момент приема пищи, спокойны вы или переживаете стресс. Аминокислоты, витамины будут по-разному воздействовать на ваш организм в зависимости от обстоятельств.
Поэтому для того чтобы направить наши гены в нужное русло, нужно уметь влиять на этот климат, используя общие знания о человеческой генетике, а также учитывая генетические особенности каждого из нас.
Значит, цель ее состоит в том, чтобы предупредить болезни и замедлить их развитие, сохраняя при этом идеальный стабильный вес, который может дать нам максимум комфорта и энергии?
Нутригеномика – это ключ к лучшему будущему, настоящий шанс, появившийся у человечества в результате расшифровки генома. Игнорировать его нельзя, ведь в современном обществе следует использовать любую возможность для адаптации, настолько стремительно эволюционирует наша окружающая среда.
Наше питание также меняется очень быстро, тогда как наши гены, напротив, остаются относительно стабильными во времени. Их экспрессия модифицируется, но сами они не могут полностью адаптироваться к своему новому окружению, поскольку им для этого требуется гораздо больше времени. Когда меняется наше питание, успевает измениться только более подвижная экспрессия гена. Наш генетический фундамент остается неизменным.
Одни гены будут экспрессироваться, в то время как другие начнут затухать или снижать экспрессию. Но главное состоит в том, что некоторые гены, переставшие работать в результате произошедших изменений, будут переданы вашему потомству, которое будет носить в себе активацию этих генов.
Все является пищей для наших клеток, включая витамины, питательные вещества, углеводы, белки, жирные кислоты, а также свет, гормоны, волны, и все это постоянно меняется. На протяжении веков наше питание претерпело огромный прогресс, увеличив тем самым продолжительность жизни, но в последние десятилетия разнообразие предлагаемых продуктов питания, к сожалению, имеет свои подводные камни, которые умаляют достоинства прогресса и затрагивают нашу генетику.
Каждый питательный компонент для клетки ведет себя как определенный сигнал, который вызывает реакцию у элементов клетки, начиная от мембраны и заканчивая ядром, и воздействует на дыхание, форму, мобильность, секрецию, размножение или гибель, а также на старение этой клетки, включая опасные мутации. Позитивные или негативные эмоции, краткосрочная или затянувшаяся инфекция, рецидивирующая или нет, – все это может изменить нашу генетическую экспрессию и повлиять на наше будущее.
Наша генетическая экспрессия напоминает тростинку, которая гнется под ветром перемен, исходящих от нас или от внешней среды, и главное – ее не сломать!
Генетика объясняет нам, что обычно причиной болезни является не только дефектный ген, это целый комплекс причин, повышение рисков, вызываемых неправильной экспрессией генов, которые будут накапливаться и таким образом способствовать развитию заболевания в определенной среде.
К сожалению, с этим не так просто справиться, как надеялись раньше, поскольку речь идет об объединении нескольких неблагоприятных факторов, приводящих к возникновению болезни, в основе которой лежат гены. Климат, «погода» внутри клетки, оказывает огромное влияние на активацию или, наоборот, молчание одного или нескольких генов. В конечном счете, именно на этот фоновый шум и может повлиять нутригенетика, чтобы сделать его совместимым как с нашим образом жизни, так и с нашей наследственностью.
Мы говорим здесь о предупреждении заболеваний: питание человека – это главный рычаг профилактики, к которому он имеет свободный доступ. Конечно, это не так просто, но мы уже начинаем понимать, как можно воздействовать на наши гены, чтобы осуществлять ежедневную профилактику болезней, уделяя больше внимания содержимому нашей тарелки. То, что зачастую принимается за «нормальное» постепенное угасание, связанное с возрастом, является признаком клеточной дисфункции, неисправной системы жизнеобеспечения. Можно помочь организму устранить эти неисправности в наших клетках и органах с помощью нутригенетики, и мы увидим, как это сделать.
Доктор, не могли бы вы рассказать нам об эпигенетике?
Начнем с цитаты: «Различие между генетикой и эпигенетикой можно сравнить с разницей между написанием книги и ее чтением». Томас Дженувайн (Вена, Австрия).
Понятие эпигенетики, возникшее еще в XIX веке, было заново определено в 1942 году английским биологом Конрадом Уоддингтоном, чтобы придать ему нынешнее значение: эпигенетика изучает воздействие клеточной или физиологической среды на экспрессию наших генов.
Используя метафору, можно сказать, что генетика – это написание генов, а эпигенетика – их чтение: один и тот же ген может быть прочитан по-разному в зависимости от возраста, условий питания, внешней среды в самом широком смысле. ДНК не меняется. Зато закодированные белки могут синтезироваться по-разному в зависимости от эпигенетических маркеров, присутствующих в генах. Эти маркеры возникают в результате воздействия внешней среды на ген.
Каждая наша клетка содержит от двадцати до тридцати тысяч генов в двойном экземпляре, то есть от сорока до шестидесяти тысяч аллелей, и около двух метров ДНК в клеточном ядре, размер которого составляет всего несколько микрометров! Вместе с участками, необходимыми для синтеза белка, они представляют лишь около 30–35 % молекулы ДНК. Окружающая среда генов на 65–70 % состоит из ДНК, функция которой еще недостаточно изучена. Однако гены также окружают белки, образующие хромосомы, клетка со своим ядром, где размещаются гены, ее цитоплазма, ее pH, ее органоиды, такие как митохондрии, также имеющие свою ДНК, ткань, орган, индивидуум… и совокупность жизненных условий индивидуума, таких как его питание, его предки, его деятельность, его эмоции и место, где он живет. Все это вместе, от молекулы до общей экологической системы, может менять экспрессию наших генов. Эпигенетика изучает эти механизмы.
Ферментативные реакции, такие как метилирование[16] или деацетилирование гистонов могут сделать ген «молчаливым», то есть подавить его экспрессию. Эти ферментативные реакции напрямую зависят от личной истории каждой клетки и ее внутренней среды. По этой причине идентичный геном, присутствующий в исходной клетке организма, превратившись из оплодотворенной яйцеклетки в эмбрион, будет иметь совсем другую экспрессию и вырабатывать двести клеточных семейств, образующих наш организм.
Также ген необязательно будет иметь идентичную экспрессию в зависимости от того, был он передан отцом или матерью: этот феномен, называемый геномным импринтингом, тоже относится к эпигенетике.
Другой пример: два однояйцевых близнеца (монозиготы) с абсолютно идентичным геномом будут иметь разное поведение и разные болезни на протяжении своей жизни. Эпигенетические модификации могут отчасти объяснить это несоответствие. Гены и клетки очень чувствительны к своему окружению в процессе эмбрионального развития и первых лет жизни, и так будет продолжаться на протяжении всей нашей жизни.
На сегодняшний день известно, что различные химические процессы эпигенетики (ацетилирование, метилирование, фосфорилирование, убиквитинирование хроматина, посттранскрипционные модификации и т. д.) играют свою роль в развитии многих заболеваний, включая рак, но также влияют на поведение, настроение, старение и продолжительность жизни индивидуумов. Недавно проведенные исследования растений и животных показывают, что некоторые эпигенетические модификации, приобретенные в течение жизни индивидуума, могут передаваться потомству. Можно еще добавить, что изучение эпигенетики, которой в последние годы уделяется повышенное внимание, является одним из основных направлений современной науки и медицины.
Результаты теста:
От –2 до 10:
Браво! У вас все хорошо, ваш образ жизни соответствует вашей наследственности!
От 11 до 30:
В вашем образе жизни существует некоторый дисбаланс, и в этой книге вы найдете указания по улучшению некоторых моментов.
От 31 до 45:
В вашем организме присутствуют определенные полиформизмы, которые со временем могут привести к развитию болезней, если вы не измените свой образ жизни.
От 46 до 62:
Существующие полиформизмы приводят к тому, что экспрессия некоторых генов в вашем организме может стать неблагоприятной для вашего здоровья. По возможности протестируйте некоторые гены (с помощью генетических тестов) и измените свой образ жизни, следуя рекомендациям, представленным в этой книге.